luiz henrique saes zobiole

LUIZ HENRIQUE SAES ZOBIOLE

GLYPHOSATE AFETA PARÂMETROS FISIOLÓGICOS E NUTRICIONAIS

NA SOJA RR E RR2

MARINGÁ

PARANÁ-BRASIL

FEVEREIRO – 2011



NA SOJA RR E RR2

MARINGÁ

PARANÁ-BRASIL

FEVEREIRO – 2011

Tese apresentada à Universidade

Estadual de Maringá, como parte

das exigências do Programa de

Pós-graduação em Agronomia na

área de concentração em Proteção

de Plantas, para obtenção de título

de Doutor.



NA SOJA RR E RR2

____________ em 28 de fevereiro de 2011.

__________________________ _____________________________

Prof. PhD. Robert John Kremer Dr. Tsuioshi Yamada

__________________________ _____________________________

Dr. Fernando Storniolo Adegas Prof. Dr. Jamil Constantin

______________________________________

Prof. Dr. Rubem Silvério de Oliveira Junior.

(0rientador)

Tese apresentada à Universidade

Estadual de Maringá, como parte

das exigências do Programa de

Pós-graduação em Agronomia na

área de concentração em Proteção

de Plantas, para obtenção de título

de Doutor.

ii

À minha esposa, Andréia, e aos meus filhos, Luiz Augusto e Sara

Dedico.

iii

“O verdadeiro líder não forma seguidores, forma outros líderes”

(Augusto Cury)

iv

AGRADECIMENTOS

A DEUS por iluminar as minhas ideias e estar sempre presente em

minha vida.

Ao CNPq, pela concessão da bolsa de estudos fornecida no Brasil e

nos Estados Unidos.

A University of Missouri, pela “scholar grant” concedida para cursar as

disciplinas semestrais de Crop Physiology, Environmental Soil Microbiology e

Soil Fertility and Plant Nutrition.

Ao Professor Dr. Rubem Silvério de Oliveira Jr., pela inspiração,

orientação, confiança, incentivo e ensinamentos profissionais e de vida.

Ao Dr. Robert Kremer que foi mais que orientador e, à sua esposa, Mo,

que me recebeu com toda hospitalidade americana e ajudou-me nas mais

diversas situações.

A “travel grant” concedida pela Chinese Academy of Agricultural

Sciences para participar da VIII World Soybean Research Conference (China) e

pela European Weed Research Society na 2nd International Conference on

Novel and sustainable weed management in arid and semi-arid

agroecosystems (Grécia).

Ao Dr. Tsuioshi Yamada, Dr. Don Huber e aos Professores Dr. Jamil

Constantin, Dr. Cássio Tormena, Dr. Antonio Saraiva Muniz e Dr. Carlos Moacir

Bonato, pelo incentivo e apoio às minhas ideias e por todas contribuições que

enriqueceram minhas publicações.

Aos pesquisadores da Embrapa, pela amizade e parceria nos

experimentos conduzidos em conjunto.

À minha esposa pelo seu estimado amor e ato heroico para me

acompanhar nos Estados Unidos.

Aos meus pais e familiares, pelo apoio durante todos esses anos.

v

BIOGRAFIA

LUIZ HENRIQUE SAES ZOBIOLE, filho de Luiz Antônio Zobiole e

Neusa Saes Zobiole, nasceu em Curitiba, Estado do Paraná, aos 16 dias do

mês de junho de 1979.

Engenheiro Agrônomo pela Universidade Estadual de Londrina (1997-

2002) e Mestre pela Universidade Estadual de Maringá (2003-2004). Durante

graduação foi bolsita e estagiário pela Embrapa Soja, possuindo projeto

conjunto com esta Instituição de pesquisa desde 1999-2010. Realizou parte de

seu doutorado na University of Missouri (Columbia, MO-USA) o qual concluiu

suas pesquisas nas inter-relações soja GR-glyphosate-nutrição-fisiologia.

Participou como “visiting scholar” nas disciplinas de Environmental Soil

Microbiology, Crop Physiology e Soil Fertility and Plant Nutrition. Foi premiado

pelo Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences para

apresentação de trabalho e Co-Chair na VIII World Soybean Research

Conference (CHINA, 2009) e premiado pela European Weed Research Society

pela participação e apresentação de trabalho na 2nd International Conference

on Novel and sustainable weed management in arid and semi-arid

agroecosystems (GRÉCIA, 2009).

Submeteu-se à Banca de Defesa do Doutorado, área de concentração

em Proteção de Plantas, em 28 de fevereiro de 2011.

Atualmente, é Pesquisador da Dow Agrosciences.

vi

ÍNDICE

LISTA DE TABELAS.............................................................................................. viii

LISTA DE FIGURAS.............................................................................................. xi

LISTA DE SÍMBOLOS............................................................................................ xiv

RESUMO................................................................................................................ xv

ABSTRACT............................................................................................................ xvi

APRESENTAÇÃO.................................................................................................. xvii

1. INTRODUÇÃO GERAL...................................................................................... 1

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA GERAL.................................................................. 3

2.1 Mecanismos de ação do herbicida glyphosate................................................ 3

2.2 Efeitos do glyphosate em cloroplastos e clorofila............................................ 4

2.3 Complexos metálicos com glyphosate............................................................. 5

2.4 Interações de glyphosate com microrganismos do solo e nutrição de plantas 7

2.5 Interações de glyphosate, doenças e nutrição de plantas............................... 9

2.6 Referências...................................................................................................... 11

3. CAPÍTULO 1 – O glyphosate reduz a concentração dos nutrientes

minerais da parte aérea da soja resistente ao

glyphosate..............................................................................................................

16

3.1 RESUMO.......................................................................................................... 16

3.2 ABSTRACT...................................................................................................... 16

3.3 INTRODUÇÃO................................................................................................. 17

3.4 MATERIAL E MÉTODOS................................................................................. 18

3.5 RESULTADOS................................................................................................. 21

3.6 DISCUSSÃO.................................................................................................... 23

3.7 CONCLUSÃO................................................................................................... 28

3.8 AGRADECIMENTOS....................................................................................... 28

3.9 REFERÊNCIAS................................................................................................ 28

4. CAPÍTULO 2 – A eficiência do uso da água e a fotossíntese são afetados

pela aplicação do glyphosate na soja resistente ao glyphosate.....................

43

4.1 RESUMO.......................................................................................................... 43

vii

4.2 ABSTRACT...................................................................................................... 43

4.3 INTRODUÇÃO................................................................................................. 44


4.5 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 48

4.6 CONCLUSÃO................................................................................................... 55

4.7 AGRADECIMENTOS....................................................................................... 55

4.8 REFERÊNCIAS................................................................................................ 55

5. CAPÍTULO 3 – O glyphosate afeta a fotossíntese na primeira e segunda

geração de soja resistente ao glyphosate.........................................................

79

5.1 RESUMO.......................................................................................................... 79

5.2 ABSTRACT...................................................................................................... 79

5.3 INTRODUÇÃO................................................................................................. 80


5.5 RESULTADOS................................................................................................. 85

5.6 DISCUSSÃO.................................................................................................... 88

5.7 CONCLUSÃO................................................................................................... 93

5.8 AGRADECIMENTO.......................................................................................... 93

5.9 REFERÊNCIAS................................................................................................ 93

6. CAPÍTULO 4 – Acúmulo de nutrientes em soja convencional e soja RR... 106

6.1 RESUMO.......................................................................................................... 106

6.2 ABSTRACT...................................................................................................... 106

6.3 INTRODUÇÃO................................................................................................. 107


6.5 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 111

6.6 AGRADECIMENTOS....................................................................................... 115

6.7 LITERATURA CITADA..................................................................................... 115

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................... 131

viii

LISTA DE TABELAS

CAPÍTULO 1

Tabela 1 Teores de macronutrientes nas cultivares de

soja RR e suas respectivas isolinhas parentais

35

Tabela 2 Teores de micronutrientes nas cultivares de


36

Tabela 3 Teores de macronutrientes nas cultivares de


37

Tabela 4 Teores de micronutrientes nas cultivares de


38

Tabela 5 Parâmetros fotossintéticos da soja RR e suas

respectivas isolinhas parentais

39

Tabela 6 Parâmetros fotossintéticos da soja RR e suas

respectivas isolinhas parentais

40

Tabela 7 Biomassa da parte aérea e raiz, da soja RR e

suas respectivas isolinhas parentais

41

Tabela 8 Biomassa da parte aérea e raiz, da soja RR e

suas respectivas isolinhas parentais

42

CAPÍTULO 2

Tabela 1 Regressões e correlações para os parâmetros

fotossintéticos da soja RR tratada com

diferentes doses de glyphosate em aplicação

única ou sequencial

61

Tabela 2 Regressões e correlações para fluorescência

(Fo), máxima fluorescência (Fm) e razão da

fluorescência pela máxima fluorescência

(Fv/Fm) da soja RR tratada com diferentes

doses de glyphosate em aplicação única ou

sequencial

63

Tabela 3 Regressões e correlações para o teor de

clorofila (mg cm-2) da soja RR tratada com

65

ix

diferentes doses de glyphosate em aplicação

única ou sequencial

Tabela 4 Regressões e correlações para o total de água

absorvida em diferentes estádios de

crescimento da soja RR tratada com diferentes

doses de glyphosate em aplicação única ou

sequencial

66

CAPÍTULO 3

Tabela 1 Regressões e correlações para as variáveis

analisadas em diferentes sojas RR tratadas

com diferentes doses únicas de glyphosate

99




100




102

CAPÍTULO 4

Tabela 1 Dados climáticos da área experimental da

Embrapa Soja, Londrina-PR, durante a

condução do experimento

120

Tabela 2 Estimativas dos parâmetros dos modelos

ajustados para o acúmulo de matéria seca

total e de grãos em função do tempo e os

respectivos valores do ponto de inflexão (PI)

121


ajustados para área foliar da soja em função

do tempo e os respectivos valores do ponto de

inflexão (PI)

122


ajustados para o acúmulo de macronutrientes

123

x

primários em função do tempo e os respectivos

valores do ponto de inflexão (P.I.)


ajustados para o acúmulo de macronutrientes

secundários em função do tempo e os

respectivos valores do ponto de inflexão (P.I.)

124


ajustados para o acúmulo de micronutrientes

em função do tempo e os respectivos valores

do ponto de inflexão (P.I.)

125

Tabela 7 Peso de cem grãos (g) de plantas de soja

concencional e transgência, submetida a

diferentes tratamentos de controle de plantas

daninhas

126

Tabela 8 Produtividade de grãos (kg ha-1) de soja

convencional e transgência, submetidas a

diferentes manejos de plantas daninhas

126

xi

LISTA DE FIGURAS

CAPÍTULO 2

Figura 1 Taxa fotossintética (A), taxa transpiratória (E),

condutância estomática (gs), CO2

subestomático (Ci) e eficiência de

carboxilação (A/Ci) na soja GR após aplicação

de doses crescentes de glyphosate em duas

modalidades de aplicação. Cada ponto

representa a média de quatro repetições

independentes.

67

Figura 2 Fluorescência (Fo), Máxima Fluorescência

(Fm), Razão fluorescência pela máxima

fluorescência (Fv/Fm) sob condições

constantes na soja GR após aplicação de

doses crescentes de glyphosate em duas

modalidades de aplicação. Cada ponto


independentes

70

Figura 3 Teor de clorofila (mg cm-2) na soja GR após

aplicação de doses crescentes de glyphosate

em duas modalidades de aplicação. Cada

ponto representa a média de quatro repetições

independentes

72

Figura 4 Absorção total de água em diferentes DAE em

doses crescentes de glyphosate. Cada ponto


independentes

73

Figura 5 Absorção total de água da soja RR até o

estádio R1 (58 DAE) em doses crescentes de

glyphosate. Os dados representam a média de

oito repetições

74

Figura 6 Biomassa seca da raiz da soja RR no estádio 75

xii

R1 após tratamento com glyphosate. Os

dados representam a média de oito repetições

Figura 7 Biomassa seca da parte aérea da soja RR no

estádio R1 após tratamento com glyphosate.

Os dados representam a média de oito

repetições

76

Figura 8 Altura da soja RR no estádio R1 após

tratamento com glyphosate. Os dados

representam a média de oito repetições

77

Figura 9 Eficiência do uso da água (EUA) da soja RR

em doses crescentes de glyphosate. Dados

representam a média de oito repetições

78

CAPÍTULO 3

Figura 1 Taxa fotossintética (A), condutância

estomática (gs), taxa transpiratória (E) e

concenração de CO2 subestomático (Ci) em

diferentes sojas RR em aumento da dose de

glyphosate aplicado em diferentes estádios

fenológicos V2, V4 e V6

103

Figura 2 Taxa de transporte fotossintético de elétrons

(ETR), fluorescência minima (Fo’),

fluorescência máxima (Fm’), fluorescência

“estável” na luz (Fs), eficiência intrínsica do

fotossistema 2 (Fv’/Fm’), eficiência quântica do

transporte fotossintético de elétrons por meio

do Fotossistema 2 (PhiPS2), produtividade

quântica baseada na assimilação de CO2

(PhiCO2), coeficiente não-fotoquímico da

fluorescência (qN) e proporção de abertura

dos centros de reações (qP) em diferentes

sojas RR em aumento da dose de glyphosate

aplicado em diferentes estádios fenológicos

104

xiii

V2, V4 e V6

Figura 3 Índice SPAD, área foliar, biomassa seca da

parte aérea e raiz em diferentes sojas RR em

aumento da dose de glyphosate aplicado em

diferentes estádios fenológicos V2, V4 e V6

106

CAPÍTULO 4

Figura 1 Acúmulo de matéria seca total e de grãos de

soja em função do tempo e diferentes

tratamentos. T1 = BRS 184 + capina manual,

T2 = BRS 184 + herbicida seletivo, T3 = BRS

243 RR + capina manual, T4 = BRS 243 RR +

glyphosate

127

Figura 2 Área foliar da soja em função do tempo e

diferentes tratamentos. T1 = soja convencional

+ capina; T2 = soja concencional + herbicida

seletivo; T3 = soja transgênica + capina; T4 =

soja transgênica + herbicida glyphosate

128

Figura 3 Acúmulo de macronutrientes em função do

tempo e diferentes tratamentos. T1 = BRS 184

+ capina manual, T2 = BRS 184 + herbicida

seletivo, T3 = BRS 243 RR + capina manual,

T4 = BRS 243 RR + glyphosate

129

Figura 4 Acúmulo de micronutrientes em função do

tempo e diferentes tratamentos. T1 = BRS 184

+ capina manual, T2 = BRS 184 + herbicida

seletivo, T3 = BRS 243 RR + capina manual,

T4 = BRS 243 RR + glyphosate

130

xiv

LISTA DE SÍMBOLOS

DAS - dias após semeadura A - taxa fotossintética E - taxa transpiratória gs - condutância estomática Ci - CO2 subestomático ETR - taxa de transporte de elétrons Fo’ - fluorescência mínima Fm’ - fluorescência máxima Fv’/Fm’ - eficiência intrisica do fotossistema 2 PS2 - fotossistema 2 PhiPS2 - eficiência quântica do transporte fotossintético de elétrons por meio

do fotossistema 2 PhiCO2 - produtividade quântica baseada na assimilação de CO2 qN - coeficiente não-fotoquímico da fluorescência qP - proporção de abertura dos centros de reações RR - soja resistente ao glyphosate RR1 - soja resistente ao glyphosate da primeira geração RR2 - soja resistente ao glyphosate da segunda geração Não-RR - soja convencional isolinhas parentais

xv

RESUMO

ZOBIOLE, Luiz Henrique Saes, D.S., Universidade Estadual de Maringá, fevereiro de 2011. Glyphosate afeta parâmetros fisiológicos e nutricionais na soja RR e RR2. Professor Orientador: Dr. Rubem Silvério de Oliveira Jr. Co-orientador: PhD. Robert John Kremer e Dr. Jamil Constantin

Problemas causados pelo herbicida glyphosate na cultura da soja resistente ao

glyphosate (soja RR) constituem um tema bastante atual, principalmente

aqueles relacionados à maior incidência de doenças, à questão nutricional e ao

efeito sobre microrganismos benéficos do solo. No entanto, grande parte dos

estudos disponíveis atualmente negligência possíveis efeitos negativos do

glyphosate ao crescimento e ao desenvolvimento da soja RR. Com o contínuo

aumento da área de soja RR no mundo, muitos produtores relatam que

algumas variedades apresentam sintomas de injúrias após a aplicação.

Resultados obtidos neste trabalho indicam que as injúrias causadas pelo

glyphosate na soja RR devem-se à diminuição da fotossíntese. Além do dano

fotossintético, glyphosate também afetou a eficiência do uso da água na soja

RR, com significativa diminuição na conversão de fotoassimilados. A “segunda

geração” de cultivares de soja RR (“RR2”), estudada neste trabalho,

apresentou as mesmas injúrias visuais que a soja RR, e também diminuições

significativas na absorção de nutrientes e na fotossíntese na presença do

glyphosate. Os efeitos do glyphosate foram mais pronunciados com o aumento

da dose e com aplicação mais tardias, para as duas cultivares de soja RR e

RR2.

Palavras-chave: fisiologia, nutrição, fotossíntese, água.

xvi

ABSTRACT

ZOBIOLE, Luiz Henrique Saes, D.S., Universidade Estadual de Maringá, February 2011. Glyphosate affects physiological and nutritional parameters in two generations of RR soybean. Adviser: Dr. Rubem Silvério de Oliveira Jr. Co-advisers: PhD. Robert John Kremer and Dr. Jamil Constantin

Problems caused by the herbicide glyphosate on soybean glyphosate-resistant

(RR soybean) are a current topic, mainly those related to the higher incidence

of diseases, to the mineral nutrition and to the effect on beneficial soil

microorganisms. However, the majority of these studies have so far neglected

possible negative effects related to nutrition, growth and development of RR

soybean. With the continuous increased of RR soybean area in the world, many

farmers have reported injury symptoms in some varieties of RR soybean after

the use of glyphosate. Results obtained in this study revealed that the injuries

caused by glyphosate in RR soybean may be related to the decrease in

photosynthetic parameters. Beyond the photosynthetic damage, glyphosate

also affected the water use efficiency of RR soybean, with significative

decrease on the conversion of the photoassimilates. The “second generation” of

cultivars RR soybean (“RR2”), to glyphosate injury, had the same visual injuries

as the previous RR soybean, as well as, significative decreases on nutrient

uptake and photosynthesis under glyphosate treatments. The glyphosate

effects were more pronounced with increased glyphosate rates and late

applications for both soybean RR and RR2.

Key words: physiology, nutrition, photosynthesis, water.

xvii

APRESENTAÇÃO

Esta tese é composta de quatro artigos científicos. O primeiro artigo relata o

efeito do glyphosate nos teores de nutrientes da soja RR. O segundo relata a

eficiência do uso da água pela soja RR após aplicações de diferentes

tratamentos com glyphosate. No terceiro artigo, aspectos como teores de

nutrientes e a eficiência no uso da água são relacionados com a fotossíntese

pelo efeito do glyphosate na soja da primeira (RR) e segunda geração (RR2). O

último artigo correlaciona os três primeiros anteriores e compara o acúmulo de

nutrientes da soja RR com a soja convencional. Em consonância com as regras

do Programa de Pós-graduaçáo em Agronomia, os textos, tabelas e gráficos

dos artigos foram redigidos e traduzidos seguindo as normas das Revistas

Plant and Soil and Pesticide Biochemistry and Physiology.

Zobiole, L.H.S.; Oliveira Jr, R.S.; Huber, D.M.; Constantin, J.; Castro, C.;

Oliveira, F.A.; Oliveira Junior, A. Glyphosate reduces shoot concentrations of

mineral nutrients in glyphosate-resistant soybeans. Plant and Soil, v. 328, p.

57-69, 2010.

Zobiole, L.H.S.; Oliveira Jr, R.S.; Kremer, R.J.; Constantin, J.; Bonato, C.M.;

Muniz, A.S. Water use efficiency and photosynthesis of glyphosate-resistant

soybean as affected by glyphosate. Pesticide Biochemistry and Physiology,

v.97, p.182-193, 2010.

Zobiole, L.H.S.; Kremer, R.J.; Oliveira Jr, R.S.; Constantin, J. Glyphosate

affects photosynthesis in first and second generation of glyphosate-resistant

soybeans. Plant and Soil, v. 336, p. 251-265, 2010.

Zobiole, L.H.S.; Oliveira Jr., R.S.; Constantin, J.; Oliveira Jr, A.; Castro, C.;

Oliveira, F.A.; Kremer, R.J.; Romagnoli, L.M. Acúmulo de nutrientes em soja

convencional e soja resistente ao glyphosate. Planta Daninha, (submetido)

1

1. Introdução geral

Empresas da área de Biotecnologia investem a cada ano bilhões de

dólares para o desenvolvimento de variedades resistentes a herbicidas. A

primeira geração de soja resistente ao glyphosate (RR) já apresenta uma área

plantada no Brasil superior a 10 milhões de hectares, área menor que a

cultivada em outros países como EUA e Argentina que plantam,

aproximadamente, 26 e 16 milhões de hectares de soja RR, respectivamente

(USDA, 2010).

Em 2008, a segunda geração da soja resistente ao herbicida glyphosate

(RR2) foi disponibilizada comercialmente nos Estados Unidos (Zobiole et al.,

2010a) como promotora de maior produtividade em relação às prévias

cultivares RR. Acredita-se que o Brasil receba esta tecnologia no prazo de

cinco anos (Gazeta do Povo, 2008). Entretanto, com o aumento do uso da

tecnologia RR, muitos produtores têm observado que, em determinadas

condições, algumas variedades de soja RR apresentam injúrias após a

utilização do herbicida glyphosate (Zablotowicz & Reddy, 2007), porém ainda

não se sabe a causa desta injúria, uma vez que a soja RR é resistente ao

glyphosate.

O primeiro relato sobre a ação do glyphosate foi feito em relação à sua

propriedade metal-quelante (Jaworski, 1972), porém, atualmente, aceita-se que

o glyphosate atua na enzima 5-enol-piruvil chiquimato-3-fosfato sintase

(EPSPs), bloqueando a produção de aminoácidos aromáticos (Duke et al.,

2003).

Observações, em campo, no Brasil e no Centro-Norte dos Estados

Unidos, têm demonstrado que aplicações de glyphosate induzem à deficiência

de Fe, Zn e Mn em diversas culturas. Acredita-se que a natureza deste

antagonismo entre micronutrientes e glyphosate pode estar relacionada com a

formação de complexos de glyphosate insolúveis com os micronutrientes

catiônicos (Eker et al., 2006).

Motavalli et al. (2004) relataram que o efeito potencial do glyphosate na

transformações de nutrientes no solo pode ocorrer pelo estímulo ou pela

inibição de microrganismos do solo, como por exemplo, a diminuição de fungos

micorrízicos, diminuição da fixação de nitrogênio, inibição do desenvolvimento

2

dos nódulos, e também efeito tóxico direto à bactéria e a fungos benéficos do

solo.

Kremer & Means (2009) observaram o aumento da susceptibilidade de

plantas tratadas com glyphosate ao ataque de patógenos do solo (Fusarium

spp.) que provavelmente se deve à redução da produção de fitoalexinas e ao

aumento da exsudação radicular de aminoácidos na rizosfera (Kremer et al.,

2005)

Uma das hipóteses para as reduções ocorridas no acúmulo de massa

seca da parte aérea (MSPA) e raiz (MSRA), em soja RR na presença do

glyphosate, é o processo de degradação deste herbicida dentro da planta, que

resulta na formação do ácido aminometilfosfônico (AMPA), conhecida fitotoxina

(Duke et al., 2003; Reddy et al., 2004). A formação de AMPA, dentro da planta,

depende da dose de glyphosate, do genótipo e das condições ambientais

(Reddy et al., 2004). Estes fatores que influenciam na formação de AMPA, nas

plantas, explicariam porque alguns produtores observam injúrias em soja

geneticamente modificada e outros não, e porque os mesmos agricultores

frequentemente observam injúrias em um ano e em outros não.

É possível que este mesmo metabólito ou outros, via sarcosínica, ou até

mesmo o glyphosate também tenham efeito direto na diminuição da MSPA,

MSRA, massa seca de nódulos, número de nódulos, teores de nutrientes e

parâmetros fotossintéticos, com possibilidade de perdas de produtividade na

soja.

Por problemas relacionados ao uso do glyphosate em soja RR, este

trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do glyphosate nos parâmetros

fotossintéticos, nutricionais e de absorção de água na soja RR.

3

2. Revisão bibliográfica geral

2.1 – Mecanismos de ação do herbicida glyphosate

A primeira síntese do glyphosate ocorreu em 1950, sendo que este ácido

apresentava considerável interesse como um agente complexante, redutor de

pH, detergente, e muitas outras aplicações (Franz et al., 1997; Gruys &

Sikorski, 1999). Durante os anos de 1960 a 1970, foi desenvolvida ampla rede

de pesquisa a fim de descobrir as propriedades herbicidas do glyphosate. A

primeira marca comercial começou a ser vendida nos anos 1970, e duas

décadas após existiam cerca de 90 marcas formuladas à base desse

ingrediente ativo (Gruys & Sikorski, 1999). Hoje, este herbicida é o mais

vendido no mundo, principalmente pelo seu amplo espectro de ação e pelo fato

de apresentar eficácia no controle de invasoras de difícil manejo.

O glyphosate tende a acumular-se em regiões meristemáticas das

plantas tratadas, pela sua rápida translocação das folhas para as raízes,

rizomas e meristemas apicais por meio do floema, juntamente com os

fotoassimilados. Em contraste com outros herbicidas, os sintomas fitotóxicos

ocorrem relativamente devagar. Para Mervosh & Balke (1991), a penetração do

glyphosate nas células é mediada por proteínas transportadoras de fosfato,

presentes na membrana plasmática. O sintoma mais comum observado em

plantas susceptíveis é clorose foliar seguida de necrose. A morte da planta

susceptível pode ocorrer em alguns dias ou semanas (Franz et al., 1997;

Monquero et al., 2004; Rodrigues & Almeida, 2005).

A inibição da síntese de aminoácidos aromáticos pelo glyphosate foi

primeiramente relatada por Jaworski (1972), entretanto a propriedade metal-

quelante do glyphosate foi mencionada como sendo o primeiro modo de ação

desta substância. A maneira e a intensidade como a quelatização de metais

ocorrem dentro das plantas ainda são desconhecidos, mas há estudos dos

efeitos do glyphosate na fisiologia onde os metais estão envolvidos (Abu-

Irmaileh & Jordan, 1977; Kitchen et al., 1981).

Aceita-se, atualmente, que o glyphosate bloqueia a enzima EPSP (5-

enolpyruvoylshikimate-3-phosphate) sintase, a qual catalisa a formação da

enzima EPSP do phosphoenolpyruvate (PEP) e shikimate 3-phosphate (S3P),

sendo o único herbicida capaz de inibir esta enzima, bloqueando assim a

4

síntese de três aminoácidos aromáticos: o triptofano, a fenilalanina e a tirosina

(Zablotowicz & Reddy, 2004).

Segundo Trezzi et al. (2001), em plantas suscetíveis tratadas com

glyphosate, a molécula do herbicida não se liga à enzima livre, mas ao

complexo EPSPs-S3P, impedindo a ligação do PEP, formando o complexo

inativo EPSPs-S3P-glyphosate. A ligação do glyphosate ao complexo EPSPs-

S3P é 115 vezes mais forte do que com PEP e sua dissociação é 2.300 vezes

mais lenta. Nas plantas, a EPSPs é sintetizada no citoplasma, sendo

transportada ao cloroplasto em forma de pré-enzima (pEPSPs). A ligação e

inibição do glyphosate à enzima também acontece no citoplasma, formando o

complexo glyphosate-pEPSPs-S3P (Kruse et al., 2000). Portanto, há redução

na eficiência fotossintética e menor produção de aminoácidos aromáticos

(Trezzi et al., 2001).

Embora o mecanismo de ação do glyphosate seja amplamente

conhecido, alguns outros possíveis efeitos sobre as plantas são menos

estudados. Estes efeitos secundários, no entanto, podem apresentar

implicações importantes no crescimento de plantas e de microrganismos.

2.2 – Efeitos do glyphosate em cloroplastos e clorofila

Estudos demonstram que existe inibição da enzima EPSPs pela

interferência do glyphosate na entrada de carbono na rota do chiquimato, em

função do aumento da atividade da enzima 2-ceto-3-deoxi-D-arabino-

heptulosonato-7-fosfato sintase (DAHPS), que catalisa a condensação de

eritrose-4-fosfato com PEP (Duke et al., 2003). O aumento da atividade da

DAHPS aparentemente é pelos baixos níveis de arogenato, que é um inibidor

alostérico da DAHPS e é um composto posterior a EPSP na rota do

chiquimato. Com a redução da inibição por arogenato, DAHPS continua

atuando, o que provoca acúmulo de altos níveis de chiquimato, já pela

interrupção da rota da EPSPs. O acúmulo de chiquimato representa forte dreno

de carbono do ciclo de Calvin, pelo desvio da eritrose-4-fosfato, que seria

empregado na regeneração da ribulose bisfosfato, reduzindo a produção

fotossintética (Serviates et al., 1987; Duke et al., 2003).

Além disso, concentrações milimolares de glyphosate inibem o Co+2,

cofator da DAHP synthase, pela habilidade do glyphosate em quelar este

5

metal. A desativação desta enzima pela interação glyphosate-metal é

fisiologicamente importante, porém pouco divulgada (Ganson et al., 1988).

Quando plantas de feijão (Phaseolus vulgaris) ou ervilha (Pisum

sativum), por exemplo, são tratadas com doses subletais de glyphosate, as

folhas jovens mostram uma pronunciada clorose internerval, similar à

deficiência de micronutrientes. Durante o crescimento subsequente, as

primeiras clorores desaparecem, mas aparecem nas novas folhas. Há,

evidentemente, um severo efeito na clorofila, provavelmente na sua síntese

(Nilsson, 1985). Embora o primeiro local de ação do glyphosate seja a via do

chiquimato, o primeiro sintoma de ação do herbicida é a clorose em folhas

jovens (Moldes et al., 2008).

Kitchen et al. (1981) notaram efeito prejudicial causado pelo glyphosate

na síntese de ácido δ-aminolevulinico (ALA), um precursor na biossíntese de

clorofila, pois as duas enzimas responsáveis por sua biossíntese, a catalase e

a peroxidase são muito sensíveis à deficiência de ferro (Marsh, 1963), que é

um dos elementos que pode ser quelado pelo glyphosate. Cloroplastos são

danificados pelo glyphosate (Campbell et al., 1976; Pihakaski & Pihakaski,

1980) e a função do cloroplasto é sensível à deficiência de manganês

(Homann, 1967) e zinco (Thomson & Weier, 1962), ambos micronutrientes com

os quais o glyphosate pode interferir.

Em áreas de reflorestamento de eucalipto, onde o uso do herbicida é

frequente entre as linhas da cultura, tem sido observada intoxicação nas

plantas desta cultura, promovendo sintomas semelhantes aos de distúrbios

nutricionais, tais como deficiência de cálcio, zinco e boro (Tuffi Santos et al.,

2007).

2.3 – Complexos metálicos com glyphosate

O glyphosate, por pertencer ao grupo químico dos aminoácidos

fosfonados, apresenta assim como seu precursor, a glicina, comportamento

zwiteriônico, com separação de duas cargas em pH neutro, uma positiva no

grupo amino e uma negativa no grupo fosfonato (Coutinho & Mazo, 2005). Este

grupo fosfonato R-PO(OH)2 do composto tem a habilidade de formar

complexos fortes com metais. O herbicida possui outros dois grupos funcionais

(amino e carboxilato) que podem se coordenar fortemente com íons metálicos,

6

especialmente com os de transição em pH próximo de neutro, em que os

grupos carboxilato e fosfonato estão desprotonados. A habilidade para se

coordenar em três grupos químicos diferentes coloca o glyphosate numa

posição privilegiada entre os herbicidas (Subramaniam & Hoggard, 1988).

Ácidos fosfônicos são conhecidos como “queladores” de cátions

metálicos (Carter et al., 1967; Kabachnik et al., 1974) e o glyphosate deve

exercer esta propriedade pela complexação biológica de importantes cátions

bivalentes e trivalentes dentro da célula (Cole, 1985). O glyphosate, de maneira

similar a muitos outros aminopoliácidos, atua como agente quelante e forma

complexos estáveis com cátions metálicos di e trivalentes (Glass, 1984). Para

Nilsson (1985), o glyphosate pode interferir com diversos íons metálicos, porém

ainda é desconhecido o mecanismo da formação deste complexo metálico com

glyphosate dentro da planta, tornando os elementos indisponíveis para ela.

Eker et al. (2006) estudaram o efeito da deriva simulada de glyphosate

no crescimento da planta, absorção, translocação e acumulação (concentração

no tecido) de ferro, manganês, zinco e cobre na cultura do girassol (Helianthus

annuus L.) em solução nutritiva em condições controladas em casa-de-

vegetação. O aumento da concentração de glyphosate aplicado na planta

diminuiu significativamente a produção de matéria seca de raiz e parte aérea e

a concentração de clorofila de folhas jovens e dos brotos. Após três dias da

aplicação, o herbicida glyphosate causou uma severa diminuição nos teores

foliares de Fe e Mn enquanto os teores de Zn e Cu foram menos afetados,

porém também apresentaram considerável redução. Neste mesmo trabalho,

estes elementos foram radiomarcados Fe (59Fe), Mn (54Mn), e Zn (65Zn), e

pode-se observar que a absorção radicular de 59Fe e 54Mn foi

significativamente reduzida após 12 e 24h, respectivamente, após a aplicação

de 6% da dose recomendada de glyphosate.

Ozturk et al. (2008) investigaram o papel de diversas doses de deriva de

glyphosate na atividade da redutase férrica em raízes de girassol (Helianthus

annuus) crescendo em condições de deficiência de Fe. Como esperado,

plantas que crescem em solução com deficiência de Fe apresentaram baixo

teor de Fe e clorofila em comparação com as plantas-controle (Fe suficiente). O

glyphosate diminuiu a atividade da redutase férrica nas raízes em plantas

deficientes em Fe em aproximadamente 50% dentro de 6h após aplicação. A

7

aplicação de glyphosate na concentração de 1,89 mM resultou em quase 50%

de inibição da redutase férrica dentro de 6h e completa inibição 24h após os

tratamentos. Esta redução na atividade da redutase férrica sugere que o

glyphosate ou os produtos de sua degradação devem formar complexos-Fe

insolúveis, que não são disponíveis para a enzima redutase férrica.

Há, portanto, evidências claras de que, em função das suas

características químicas únicas, o glyphosate representa uma série de

interações com importantes cátions metálicos como Fe+2, Zn+2, Mn+2 e Cu+2.

Tais cátions estão envolvidos em processos metabólicos importantes, os quais

podem ser afetados indiretamente pela presença do glyphosate.

2.4 – Interações de glyphosate com microrganismos do solo e

nutrição de plantas

Com a intensificação do uso de glyphosate, seja utilizado em

dessecação, aplicações pós-emergentes no caso da soja RR ou no manejo de

diversas culturas perenes, acredita-se que possa estar ocorrendo um efeito

negativo sobre os microrganismos do solo. Tais efeitos são causados pelos

surfactantes presentes na composição do produto que podem agir diretamente

na intoxicação dos microrganismos ou também indiretamente pela absorção de

glyphosate por uma grande parte de microrganismos que possuem em seu

metabolismo a enzima EPSPsintase, ou por ambos efeitos. Segundo Oliveira

Jr. & Constantin (2001), para maior sucesso na utilização dos herbicidas, tanto

em relação ao aspecto de eficiência sobre as plantas quanto ao aspecto

ambiental, é primordial conhecer e entender os processos que regulam seu

comportamento e destino no ambiente.

Como o glyphosate atua na rota do ácido chiquímico sobre a atividade

enzimática da EPSPs, bloqueando a síntese dos aminoácidos aromáticos, as

plantas tratadas com glyphosate apresentam deficiência na síntese proteica e

de vários outros compostos aromáticos importantes, como vitaminas (K e E),

hormônios (auxina e etileno), alcaloides, lignina, antocianina e outras

substâncias ligadas à defesa dos vegetais (Duke et al., 2003). Além disso, é

importante ressaltar que essa rota metabólica também está presente em

fungos e bactérias, indicando que efeitos negativos do glyphosate sobre estes

8

microrganismos sejam esperados, no caso do contato com este herbicida

(Padgette et al., 1995).

Como existem poucos trabalhos sobre a influência dos herbicidas na

população microbiológica do solo, Zobiole et al. (2007) avaliaram a influência

do herbicida sulfentrazone na fixação biológica do nitrogênio na cultura da soja,

e concluíram que o efeito fitotóxico do sulfentrazone reduziu a área foliar,

formação de nódulos, massa seca dos nódulos e o acúmulo de N2 na parte

aérea.

Especificamente em relação à soja RR, Oliveira Jr. et al. (2008)

estudaram a influência de diversas modalidades de aplicação de glyphosate

sobre a nodulação e o crescimento de 20 cultivares brasileiras de soja RR e

concluíram que todas as doses e modalidades de aplicação de glyphosate

causaram reduções nos valores em todas as variáveis avaliadas. A maior

redução ocorreu no número de nódulos, massa seca de nódulos, massa seca

do sistema radicular e parte aérea, respectivamente. Os autores concluíram

ainda que efeitos do glyphosate sobre a soja RR dependem de fatores como

variedade, época de maturação, época de aplicação e dose.

Apesar de o glyphosate ser fortemente adsorvido ao solo, é possível que

sua exsudação pelas raízes da soja RR promova efeito negativo sobre os

microrganismos associados à rizosfera, interferindo na atividade metabólica

dos mesmos (Kremer & Means, 2009). A redução na fixação de N2 causada

pelos herbicidas pode ser pela ação indireta no crescimento da planta, a efeitos

diretos sobre o crescimento das bactérias, ou a efeitos sobre a associação

planta-bactéria (Arruda et al., 2001). Para De Maria et al. (2006), o glyphosate

diminui a condutância estomática, a exportação de carbono para os órgãos-

fonte e também o metabolismo nodular.

Huber (2007) relatou que o glyphosate aumenta o estresse hídrico das

plantas, antecipa a maturação e aumenta a susceptibilidade a doenças,

modifica o equilíbrio microbiológico do solo e afeta a população de organismos

benéficos para as plantas. Assim, se o produto for utilizado por vários anos, a

nodulação das raízes das leguminosas pode ser comprometida, e

consequentemente a fixação biológica de N2, e pode ser necessário longo

período para restabelecer o equilíbrio da biota e da população normal de

Rhizobium.

9

O glyphosate também interfere na população de micorrizas,

comprometendo a nutrição das culturas em solos com baixa disponibilidade de

Zn e P. Por outro lado, o glyphosate pode estimular o aumento de organismos

patógenos e oxidantes de Mn na rizosfera, os quais indisponibilizam este

nutriente para a planta e a predispõe ao ataque de doenças (Huber, 2007).

Embora pouco se sabe sobre a intensidade dos efeitos do glyphosate

sobre os microrganismos, em função das evidências dos trabalhos publicados

até o momento, é possível concluir que há efeito deste herbicida sobre os

fixadores simbióticos de N2 e, possivelmente, também sobre microrganismos

colonizadores da rizosfera, tanto pelo seu efeito sistêmico quanto pela

exsudação radicular.

2.5 – Interações de glyphosate, doenças e nutrição de plantas

Os herbicidas podem contribuir para o aumento de doenças em plantas

(Altman & Campbell, 1977; Mekwatanakarn & Sivasithamparam, 1987; Hornby

et al., 1998), e diversas dessas patologias estão associadas com a

disponibilidade de micronutrientes (Evans et al., 2007). Micronutrientes são os

ativadores ou inibidores de muitas funções fisiológicas críticas. Então, a

deficiência ou a indisponibilidade destes elementos regulatórios pode afetar

significativamente o crescimento e a resistência de pragas e doenças (Datnoff

et al., 2007).

Um dos efeitos do glyphosate é a quelatização do Mn, um cofator para a

enzima EPSPsintase na via do chiquimato, que inibe esta via metabólica das

plantas e de muitos microrganismos (Cerdeira & Duke, 2006; Jaworski, 1972).

Após a aplicação, o glyphosate é rapidamente translocado para as raízes e

partir dos exsudados da rizosfera atinge eventualmente as raízes de plantas

sensíveis ao glyphosate. Os efeitos tóxicos do glyphosate sobre a microbiota

são acumulativos e é observada deficiência de Mn em áreas que são

previamente consideradas suficientes em Mn, por causa da redução da

população de organismos redutores de Mn no solo (Johal & Huber, 2009). A

simples presença do gene de resistência ao glyphosate em milho e soja

também reduz a absorção de Mn e sua eficiência fisiológica (Gordon, 2006;

Huber, 2007; Reichenberger, 2007). Com a indução da deficiência de Mn pelo

10

glyphosate, tem sido reconhecido aumento da severidade de doenças como

Fusarium spp. e Rhizoctonia solani (Larson et al., 2006).

Kremer & Means (2009) compararam variedades RR na presença do

herbicida glyphosate e de herbicidas convencionais e observaram que com o

aumento da dose de glyphosate aplicada à soja RR ocorre maior colonização

de Fusarium spp. nas raízes e na rizosfera, fato este não observado na

ausência dos herbicidas ou na presença de herbicidas convencionais. A

explicação destes autores é que na presença do glyphosate ocorre aumento na

concentração de carboidratos e aminoácidos na rizosfera e que quando estes

são exsudados, tornam o ambiente mais propício à colonização de Fusarium.

Além disso, o balanço na concentração de AIA é afetado e leva também à

menor colonização por Bradyrhizobium spp.

Su-Jung & Kremer (2006) estudaram a mudança da população de

bactérias que sintetizam o ácido indol acético (AIA) e a atividade da urease na

rizosfera de soja RR. Em todos os tratamentos com glyphosate, a população de

bactérias produtoras de AIA foi alterada em comparação à não-aplicação de

glyphosate. A atividade da urease 30 dias após a aplicação de glyphosate foi

significativamente reduzida em todos os tratamentos, demonstrando que este

herbicida altera a população de bactérias rizosféricas que sintetizam AIA e

também a atividade da urease pela biota do solo.

Segundo Johal & Huber (2007), herbicidas sistêmicos podem ter vários

efeitos ainda não-entendidos na eficiência dos nutrientes e na severidade de

doenças. Grande aumento na severidade de doenças associado com a intensa

utilização de glyphosate pode ser um resultado direto da indução do glyphosate

no enfraquecimento do sistema de defesa das plantas e, ou um aumento na

população de patógenos. Efeitos indiretos do glyphosate na predisposição de

doenças pode ser resultado da imobilização de micronutrientes específicos

envolvidos na resistência a doenças, na redução de crescimento e no vigor de

plantas que acumulam glyphosate ou da modificação da microflora do solo,

afetando a disponibilidade dos nutrientes envolvidos na tolerância fisiológica a

doenças.

11

2.6 Referências

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Zobiole, L.H.S.; Oliveira Jr, R.S.; Kremer, R.J.; Constantin, J.; Bonato, C.M.; Muniz, A.S. Water use efficiency and photosynthesis of glyphosate-resistant soybean as affected by glyphosate. Pesticide Biochemistry and Physiology,

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Zobiole, L.H.S.; Oliveira Jr, R.S.; Huber, D.M.; Constantin, J.; Castro, C.; Oliveira, F.A.; Oliveira Junior, A. Glyphosate reduces shoot concentrations of mineral nutrients in glyphosate-resistant soybeans. Plant and Soil, v. 328, p.

57-69, 2010c.

16

3. CAPÍTULO 1

O glyphosate reduz a concentração dos nutrientes minerais da parte

aérea da soja resistente ao glyphosate1

3.1 Resumo

Embora a tecnologia RR seja usada em muitos países produtores de soja, não existe recomendação de adubação própria para esta tecnologia, e pouco tem sido relatado sobre a influência do glyphosate no estado nutricional da soja RR. Uma avaliação em cultivares de diferentes ciclos de maturação em diferentes tipos de solo, revelou significativa diminuição nos teores foliares de macro e micronutrientes, e nos parâmetros fotossintéticos (teor de clorofila total, taxa fotossintética, transpiração e condutância estomática) com o uso do glyphosate (aplicação única e sequencial). Independente da aplicação de glyphosate, os teores de macro e micronutrientes na parte aérea foram menores na soja RR em comparação às suas isolinhas parentais não-RR. Massa seca da parte aérea e raiz foram reduzidas na presença do glyphosate em todas as cultivares avaliadas em ambos os solos. A menor biomassa, na soja RR comparado com suas isolinhas provavelmente, representa efeitos aditivos da diminuição da taxa fotossintética e da menor disponibilidade dos nutrientes foliares nas plantas tratadas com glyphosate. De modo geral, aplicação única afetou mais que aplicação sequencial, sendo que os efeitos são maiores em cultivares de ciclo precoce. Palavras-chave: soja resistente ao glyphosate (Glycine max L.), glyphosate, “status” nutricional, fotossíntese

3.2 Abstract

Although glyphosate-resistant (RR) technology is used in most countries producing soybeans (Glycine max L.), there are no particular fertilizer recommendations for use of this technology, and not much has been reported on the influence of glyphosate on RR soybean nutrient status. An evaluation of different cultivar maturity groups on different soil types, revealed a significant decrease in macro and micronutrients in leaf tissues, and in photosynthetic parameters (chlorophyll, photosynthetic rate, transpiration and stomatal conductance) with glyphosate use (single or sequential application). Irrespective of glyphosate applications, concentrations of shoot macro- and micronutrients were found lower in the near-isogenic RR cultivars compared to their respective non-RR parental lines Shoot and root dry biomass were reduced by glyphosate with all RR cultivars evaluated in both soils. The lower biomass in RR soybeans compared to their isogenic normal lines probably represents additive effects

1Trabalho publicado na Revista Plant and Soil, 2010 (Title: Glyphosate reduces shoot

concentrations of mineral nutrients in glyphosate-resistant soybeans.)

17

from the decreased photosynthetic parameters as well as lower availability of nutrients in tissues of the glyphosate treated plants. Key words: Glyphosate resistant soybean (Glycine max L.); glyphosate; nutrient status; photosynthesis

3.3 Introdução

O cultivo da soja resistente ao glyphosate (RR) no Brasil tem aumentado

continuamente nos últimos anos, no entanto muitos agricultores têm observado

certas injúrias causadas pelo glyphosate no crescimento inicial de algumas

variedades de soja RR (Santos et al., 2007; Zablotowicz & Reddy, 2007).

O glyphosate possui amplo espectro de ação e quando aplicado, via

folha, se transloca dentro da planta para centros ativos de locais de

crescimento inibindo a 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato sintase (EPSPs) na via

do chiquimato. Esta via é responsável pela biossíntese dos aminoácidos

aromáticos, mecanismo de defesa da planta e compostos fenólicos (Sprankle

et al., 1975; Boocock & Coggins 1983; Singh et al., 1991; Hernandez et al.,

1999).

O típico sintoma visual observado no campo após a aplicação do

glyphosate na soja RR é conhecido como “yellow flashing” ou amarelecimento

das folhas superiores. Algumas variedades de soja RR possuem pequenos

sintomas visuais de amarelecimento enquanto outras são extremamente

injuriadas pelo glyphosate. Para aliviar este amarelecimento, muitos

agricultores e agrônomos no Brasil recomendam a aplicação de manganês

(Mn) junto ou após a aplicação de glyphosate. Existem pesquisas mostrando

que o glyphosate aumenta a população de microrganismos oxidantes e diminui

a população de microrganismos redutores de Mn no solo, fazendo com que

este micronutriente essencial fique indisponível para as plantas (Johal & Huber,

2009). Baixas doses de glyphosate também reduzem a absorção e a

translocação de Mn e outros micronutrientes essenciais para as plantas (Eker

et al., 2006; Ozturk et al., 2008).

Estudos recentes têm demonstrado que a soja RR responde

positivamente à aplicação foliar de Mn mesmo quando a sua isolinha

convencional não requer Mn adicional (Gordon, 2007). Complexos

18

organofosforosos, entre eles os ácidos amino-fosfônicos presentes no

glyphosate, são um novo grupo de alta eficiência de formação de complexos

capazes de complexar íons metálicos em meios aquosos (Kabachnik et al.,

1974). Uma vez que o glyphosate é um ácido fosfônico (Franz et al., 1997)

portanto, um forte “quelador” de cátions metálicos (Kabachnik et al., 1974;

Coutinho & Mazo, 2005), esta propriedade deve ser outra causa da diminuição

dos teores foliares de Mn na soja RR tratada com glyphosate.

O primeiro modo de ação para o glyphosate foi descrito como um

quelador metálico e esta molécula foi inicialmente patenteada com esta

finalidade (Jaworski, 1972; Bromilow et al., 1993). Atualmente, importante

assunto sobre o uso do glyphosate em culturas RR, incluindo a soja, é o relato

da maior incidência de diversas doenças que são influenciadas pela redução

do estado nutricional das plantas, e pelo efeito do glyphosate nos diversos

microrganismos benéficos no solo (Kremer et al., 2005; Johal & Huber, 2009).

O “status” nutricional da planta é geralmente determinado por meio da

diagnose foliar pela análise das folhas recém-maduras (Malavolta et al., 1997).

A suficiência de nutrientes das plantas está diretamente relacionada com o

potencial produtivo; portanto, a análise foliar pode ser um importante

instrumento para se avaliar o “status” nutricional das plantas (Oliveira et al.,

2007). No entanto, há poucas publicações sobre o efeito do glyphosate na

nutrição mineral da soja RR. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do

glyphosate sobre o “status” nutricional da soja RR e de suas respectivas

isolinhas parentais (não-RR).

3.4 Material e Métodos

3.4.1 Condições de crescimento

Um experimento em casa-de-vegetação foi conduzido na Universidade

Estadual de Maringá, PR entre 14 de outubro, 2007 a 15 de fevereiro, 2008

(localização: 23º 25' S, 51º 57' W), com plantas de soja (Glycine max L.)

crescendo em vasos de polietileno com capacidade de 5.0 dm3 preenchidos

por um dos dois tipos de solos avaliados.

Os tratamentos foram combinados em um esquema fatorial 4x3x2 com

quatro repetições. O primeiro fator foi constituído por quatro tratamentos de

19

herbicidas, utilizando a formulação comercial de sal de isopropilamina (480 g

e.a. L-1) como recomendado (Gazziero et al., 2008). Tratamentos individuais

para a soja RR consistiram em: 1) isolinha parental (não-RR); 2) RR controle

sem glyphosate; 2) aplicação sequencial de glyphosate (600 + 600 g e.a. ha-1)

no estádio V4 e V5; 4) aplicação única de glyphosate (1200 g e.a. ha-1) no

estádio V4. A isolinha parental (não-RR) foi considerada o tratamento-controle

para cada cultivar, e não recebeu nenhuma aplicação de glyphosate.

O segundo fator foi o ciclo de maturação das cultivares. Três pares

isogênicos das cultivares de soja RR foram selecionados dos grupos de

maturação precoce, médio e tardio comumente cultivados no Brasil. Embrapa

58 e BRS 242 RR são cultivares de maturação precoce; BRS 133 e BRS 245

RR são cultivares de maturação médio; e BRS 134 e BRS 247 RR são

cultivares de maturação tardia.

O último fator foi o tipo de solo. Os dois solos foram coletados do

horizonte A (0 – 20 cm) e peneirados com o auxílio de malha 5 mm. O

Latossolo Vermelho nitossólico continha 75% de argila, 16% de areia, pH em

CaCl2: 5,40; Al: 0,0; Ca: 8,22; Mg; 3,03; K: 0,47 cmolc.dm-3; P: 10,90; S: 5,47;

Fe: 88,02; Zn: 11,98; Cu: 32,38; Mn: 95,04 mg.dm-3 e Corg: 7,82 g.dm-3. O

Latossolo Vermelho distrófico continha 21% de argila, 71% de areia, pH em

CaCl2: 5,10; Al: 0,0; Ca: 1,85; Mg: 1,24; K: 0,26 cmolc.dm-3; P: 18,10; S: 27,06;

Fe: 264,30; Zn: 1,73; Cu: 3,08; Mn: 32,82 mg.dm-3 e Corg: 7,82 g.dm-3. As

características de cada solo, teor de matéria orgânica (Corg) e pH CaCl2 foram

determinados de acordo com os procedimentos estabelecidos pela Embrapa

(1997).

O Latossolo Vermelho nitossólico foi adubado com 100 mg K2O e 250

mg P2O5 por kg de solo e o Latossolo Vermelho distrófico 80 mg K2O e 80 mg

P2O5 e 1 mg ZnSO4 por kg de solo. As 96 unidades experimentais foram

distribuídas em delineamento inteiramente casualizado.

3.4.2 Práticas de cultivo e aplicação do glyphosate

Imediatamente, antes da semeadura, as sementes de soja foram

tratadas com 200 mL 100 kg-1 de sementes da mistura de 200 g L-1 carboxim +

200 g L-1 de thiram (suspensão concentrada do fungicida sistêmico e de

contato, respectivamente), 13,5 g L-1 cobalto e 135,0 g L-1 molibdênio, antes da

20

inoculação com 300 mL 100 kg -1 de sementes da cultura de Bradyrhizobium

elkanii, estirpes SEMIA 587 e SEMIA 5019 (5x109 bactérias por grama). Seis

sementes foram semeadas por vaso a 3 cm de profundidade e quando estas se

encontravam no estádio V1, foi feito o desbaste, deixando três plantas por

vaso.

Plantas no estádio V4 foram pulverizadas às 7h com glyphosate com um

volume de calda de 190 L ha-1, fora da casa-de-vegetação utilizando um

pulverizador costal com bicos SF110.02 sob pressão constante de 2 kgf cm-2

de CO2. Condições ambientais durante a aplicação do glyphosate foram a

temperatura do ar entre 25 e 29 °C, umidade entre 80 e 89%, solo úmido e a

velocidade do vento entre 5 e 10 km h-1 com céu aberto e sem nebulosidade.

Não houve escorrimento superficial das folhas. Após as aplicações do

herbicida, os vasos retornaram à casa-de-vegetação e foram somente irrigados

no dia seguinte para assegurar a absorção do herbicida pela folha. Os vasos

foram irrigados diariamente a fim de manter o solo úmido, e mantidos livre de

plantas daninhas por capina manual.

3.4.3 Análise da fotossíntese e nutrientes minerais

Antes da coleta das folhas no estádio R1, os parâmetros fotossintéticos

como taxa fotossintética (A), taxa transpiratória (E) e condutância estomática

foram avaliados utilizando um analisador de gás infravermelho (IRGA) ou ADC

model LCpro+ (Analytical Development Co. Ltd, Hoddesdon, UK). As

avaliações foram feitas entre 7 e 11h, utilizando a folha diagnose de todas as

três plantas de cada vaso. Após as análises dos parâmetros fotossintéticos, o

último trifólio totalmente expandido (folha diagnose) foi coletado de todas as

três plantas de cada vaso para determinar os teores de macro e

micronutrientes em R1. O estádio R1 foi diferente para cada cultivar sendo para

a cultivar BRS 242 RR, 46 dias após a semeadura (DAS); BRS 245, 54 DAS e

BRS 247, 65 DAS. Após completa digestão seca, N foi determinado pelo

método Kjeldahl (Baker & Thompson, 1992) e as concentrações de P, K, Ca,

Mg, S, Zn, Mn, Cu e B foram determinadas por espectrometria de emissão com

plasma endutivamente acoplado (ICP-OES-modelo Optima 3300 DV, Perkin

Elmer, USA).

21

O teor de clorofila foi avaliado (Minolta SPAD 502) na folha diagnose

colocando o sensor no mesófilo foliar evitando-se as nervuras (Singh et al.,

2002; Richardson et al. 2002; Pinkard et al., 2006). Duas leituras foram

tomadas por planta em cada vaso obtendo assim as médias para fornecer um

valor único da leitura do SPAD. O teor de clorofila foi calculado usando a

equação de Arnon (1949) e expresso em miligramas de clorofila por cm-2 de

folha.

Após avaliações fotossintéticas, a parte aérea da soja foi cortada rente

ao solo a as raízes foram cuidadosamente lavadas em água corrente para

remover o solo. Todo o material colhido foi acondicionado em sacos de papel e

secos sob circulação forçada a 65 – 70oC até atingir o peso constante. A

massa seca foi determinada pelo peso das partes das plantas.

3.4.4 Análise dos dados

Os dados do experimento foram submetidos ao teste de Shapiro & Wilk

(1965), a fim de avaliar a normalidade entre eles. Para todos os dados foi

realizada análise de variância e posteriormente o teste de agrupamento pelo

método Scott-Knott em nível de 5% de probabilidade utilizando-se o programa

software SISVAR (Ferreira, 1999).

3.5 Resultados

3.5.1 Estado nutricional

Os teores de nutrientes das análises foliares obtidos neste estudo foram

comparados com os valores considerados suficientes para a cultura da soja

(Mills & Jones, 1996; Oliveira et al. 2007). Embora a maioria dos nutrientes

esteja dentro do nível de suficiência recomendado por Oliveira et al. (2007), a

resposta ao glyphosate variou com o ciclo de maturação das cultivares

estudadas. Os dados claramente mostram que existem dois fatores que

influenciam a eficiência dos nutrientes na soja RR. O primeiro é a redução da

absorção do nutriente imposta pela presença do gene(s) de resistência ao

glyphosate, independentemente de o glyphosate ser aplicado ou não, e o

segundo é o impacto aditivo do glyphosate aplicado na planta RR. A presença

do gene(s) RR reduziu o teor de macro e micronutriente, com o efeito sendo

22

mais pronunciado na cultivar do ciclo de maturação precoce (Tabelas 1 a 4).

Os elementos Ca, Mg, Zn e Cu foram os nutrientes cujos teores foram mais

reduzidos. A maioria dos nutrientes que foram reduzidos pela presença do

gene RR também foram ainda mais reduzidos quando o glyphosate foi

aplicado.

Todos os macronutrientes, exceto o nitrogênio na cultivar de ciclo de

maturação precoce (BRS 242 RR), foram reduzidos pelo glyphosate

comparado com o tratamento sem glyphosate na soja RR e sua isolinha

parental (não-RR). Macronutrientes nas cultivares parentais (não-RR) sempre

apresentaram valores maiores que suas RR derivativas, com ou sem

glyphosate (Tabela 1). Somente os teores de N, Zn e Mn foram afetados pelo

glyphosate na cultivar de ciclo de maturação médio (BRS 245 RR) (Tabelas 1 e

2). O K e o Mn foram os elementos reduzidos na cultivar de ciclo de maturação

tardio (BRS 247 RR), quando tratada com glyphosate (Tabelas 1 e 2).

Todos os micronutrientes foram reduzidos pelo glyphosate na soja RR

de ciclo de maturação precoce (Tabela 2) comparado com a soja RR sem

tratamento e sua isolinha parental (não-RR). De forma similar, todos os

micronutrientes na cultivar de ciclo de maturação médio foram reduzidos, com

exceção do Fe, pela presença do glyphosate comparado com a soja RR sem

tratamento e sua isolinha parental (não-RR) (Tabela 2). A cultivar de ciclo de

maturação tardio não foi afetada severamente pelo glyphosate; no entanto Zn e

Mn foram reduzidos pelo glyphosate (Tabela 2).

O glyphosate reduziu significativamente os teores foliares de macro e

micronutrientes das cultivares de soja nos dois tipos de solo (Tabelas 3 e 4),

com exceção do N no Latossolo Vermelho nitossólico e do Cu no Latossolo

Vermelho distrófico. Além disso, as isolinhas parentais geralmente

apresentaram teores maiores de macro e micronutrientes em comparação com

suas RR derivativas, com ou sem glyphosate (Tabelas 3 e 4).

3.5.2 Parâmetros fotossintéticos

Plantas de todos os grupos de maturação expostas à aplicação única ou

sequencial de glyphosate frequentemente apresentaram teor de clorofila menor

do que aquelas não expostas ao herbicida (Tabela 5). As cultivares de soja RR

tratadas com glyphosate apresentaram teor de clorofila menor que as cultivares

23

RR não-tratadas. No entanto, a cultivar de ciclo de maturação precoce

apresentou significativamente menor teor de clorofila e condutância estomática

(gs) somente na aplicação sequencial de glyphosate (Tabela 5). Neste mesmo

grupo de maturação desta cultivar, o mesmo comportamento foi obtido para a

condutância estomática (gs); no entanto, na cultivar de ciclo médio e tardio a

condutância estomática foi menor na presença do glyphosate do que na sua

ausência e suas respectivas isolinhas parentais (Tabela 5).

A taxa fotossintética (A) foi menor no tratamento com glyphosate do que

no tratamento sem glyphosate para as cultivares de ciclo de maturação

precoce e médio, mas não houve diferença para a cultivar de ciclo de

maturação tardio (Tabela 5). A taxa de transpiração (E) foi diminuída pelo

glyphosate em todas as cultivares avaliadas (Tabela 5).

Os parâmetros fotossintéticos (A, E, gs) foram severamente afetados

pelo glyphosate nos diferentes ciclos de maturação das cultivares RR

cultivadas em ambos os tipos de solo; no entanto, não houve diferenças entre a

soja RR não-tratada com glyphosate e suas respectivas isolinhas parentais

(não-RR) (Tabela 6).

3.5.3 Produção de biomassa

A massa seca da parte aérea e a raiz de todas as cultivares avaliadas

foram reduzidas pelo glyphosate (Tabela 7), embora a isolinha parental (não-

RR) do ciclo de maturação precoce, tenha apresentado menor biomassa de

raiz do que sua soja RR derivativa sem glyphosate. Não houve diferença entre

aplicação única ou sequencial no acúmulo de biomassa das plantas.

Comportamento semelhante foi obtido para os solos estudados, onde o

glyphosate reduziu a biomassa da parte aérea e da raiz em todos os

tratamentos da soja RR comparados com a os tratamentos sem glyphosate na

soja RR e nas suas isolinhas parentais (Tabela 8).

3.6 Discussão

Atualmente, os mesmos referenciais de teores de macro e

micronutrientes são usados pelos agrônomos para interpretar a análise foliar de

ambos os tipos de soja disponível para cultivo (RR e convencional) (Mills &

24

Jones, 1996; Oliveira et al., 2007), embora estes dados de referência tenham

sido gerados apenas com materiais convencionais. Os resultados

apresentados nas Tabelas 1 e 2 mostraram que as isolinhas parentais (não-

RR) geralmente tinham teores de nutrientes maiores que suas respectivas RR

derivativas, independente da aplicação do glyphosate. Gordon (2007a, 2007b)

também observou que a presença do gene de resistência na soja reduziu a

eficiência nutricional das plantas comparada com suas isolinhas parentais (não-

RR).

Diversos estudos e observações em campo têm mostrado que o

glyphosate afeta a nutrição dos micronutrientes nas plantas, o que tem sido

correlacionado à sua habilidade de formar complexos insolúveis entre

glyphosate-metal (Madsen et al., 1978; Glass, 1984; Coutinho & Mazo, 2005;

Gordon, 2007a, 2007b). De acordo com Eker et al. (2006), após a absorção do

glyphosate dentro da planta, a absorção e o transporte de micronutrientes

catiônicos pode ser inibida pela formação de complexos poucos solúveis entre

glyphosate-metal dentro do tecido da planta. Isso poderia explicar o menor teor

de micronutrientes na soja RR após aplicação do glyphosate quando

comparado com a soja RR sem glyphosate ou com suas isolinhas parentais

(não-RR) (Tabela 2).

Observações em campo no Brasil e no Centro-Norte dos Estados Unidos

têm indicado que aplicações frequentes de glyphosate induzem à deficiência de

Fe, Zn e Mn na soja RR (Franzen et al., 2003; Gordon, 2017a; Johal and

Huber, 2009). No presente estudo, o glyphosate diminuiu não somente a

quantidade total de micronutrientes nas plantas, mas também a quantidade

total de macronutrientes na soja RR (Tabelas 1, 2, 3 e 4). No entanto, foram

observadas diferenças entre os ciclos de maturação das cultivares avaliadas.

Estas diferenças poderiam refletir diferentes eficiências na absorção dos

nutrientes pelas cultivares ou um generalizado efeito causado pela maturação,

como observado pelo maior efeito do glyphosate na cultivar de ciclo de

maturação precoce que possui menor tempo para recuperar dos efeitos deste

herbicida. É nítido que a aplicação de glyphosate nas doses recomendadas

pode exercer efeitos negativos no crescimento e na nutrição dos

micronutrientes na soja RR (Bott et al., 2008).

25

A aplicação única de glyphosate na cultivar de ciclo de maturação

precoce, significativamente, reduziu mais os teores de P, K, Ca, Mg e S do que

a aplicação sequencial (Tabela 1). Por esta cultivar possuir um ciclo menor de

maturação, provavelmente houve menos tempo para se recuperar do efeito

quelante do glyphosate (Jaworski, 1972; Kabachnik et al., 1974; Madsen et al.,

1978; Glass, 1984; Bromilow et al., 1993; Coutinho & Mazo, 2005; Eker et al.,

2006).

A aplicação única de glyphosate na cultivar de ciclo de maturação

precoce levou a um maior efeito no Zn do que a aplicação sequencial (Tabela

2). No geral, a modalidade de aplicação de glyphosate teve maior efeito nos

micronutrientes do que nos macronutrientes.

O glyphosate diminuiu as quantidade totais de macro e micronutrientes

absorvidas em todas as cultivares RR avaliadas (Tabelas 1 e 2). Esta redução

foi mais pronunciada na cultivar de ciclo de maturação precoce, onde todos os

macronutrientes, exceto N, e todos os micronutrientes foram afetados pelo

glyphosate (Tabelas 1 e 2). Os dados sugerem que cultivares de ciclo de

maturação precoce devem estar mais predispostas a maiores injúrias após o

uso deste herbicida. A maior injúria ocorrida na cultivar de ciclo de maturação

precoce pode ter sido pelo menor período de detoxificação do glyphosate ou de

um de seus metabólitos entre eles o ácido aminometilfosfônico (AMPA) (Duke

et al., 2003; Reddy et al., 2004) o qual pode aumentar o efeito quelante

(Jaworski, 1972; Kabachnik et al., 1974; Madsen et al. 1978; Glass 1984;

Bromilow et al., 1993; Coutinho & Mazo, 2005; Eker et al., 2006).

A forte injúria na soja RR está correlacionada com os níveis de AMPA

formado dentro da planta (Zablotowicz & Reddy, 2007). Este principal

metabólito é tóxico para a soja RR como evidenciado pela redução de clorofila

a biomassa da parte (Reddy et al. 2004). No entanto, a imobilização do Mg pelo

glyphosate poderia também ser um dos mecanismos, pela clorofila ser

dependente de Mg para sua formação (Beale, 1978; Taiz & Zeiger, 1998).

De fato, as isolinhas parentais (não-RR) sempre apresentaram teores de

nutrientes maiores que suas RR derivativas tratadas com glyphosate,

independentemente do tipo de solo em que foram cultivadas (Tabelas 3 e 4),

indicando que o glyphosate pode reduzir a absorção, translocação, ou a

disponibilidade dos nutrientes. Desta forma, as cultivares isolinhas (não-RR)

26

devem possuir níveis críticos menores para eficiência fisiológica comparadas

com as cultivares de soja RR tratadas com glyphosate, como relatado por

Gordon (2007a, 2007b). A aplicação de glyphosate exacerbou esta interação,

pois o nível crítico de determinado nutriente na planta pode ser variável em

função das variações na capacidade de absorver e/ou utilizar o nutriente

(Fageria, 1976; Fageria, 1987; Muniz et al., 1985; Fonseca et al., 1988,

Scherer, 1998). A menor produção de biomassa nas cultivares RR tratadas

com glyphosate indica que um nível maior de nutrientes deve ser requerido

pelas cultivares RR para atingir a eficiência fisiológica.

A imobilização causada pelo glyphosate foi mais intensa para P, K e S

no solo argiloso - Latossolo Vermelho nitossólico (Tabela 3). A menor

disponibilidade de P, provavelmente pela maior adsorção no solo argiloso

(Novais et al., 1979; Seybold et al., 1999), poderia ter acentuado o menor teor

de P no tecido das folhas tratadas com glyphosate. O menor teor de S nas

sojas tratadas, no solo argiloso, deve ser pela sua concentração ser menor que

no solo Latossolo Vermelho nitossólico.

O efeito do glyphosate sobre os parâmetros fotossintéticos,

provavelmente, são decorrentes do menor teor de clorofila nas plantas tratadas

com glyphosate (Tabelas 5 e 6) como resultado do dano direto do glyphosate à

clorofila (Kitchen et al., 1981a; Kitchen et al., 1981b; Lee, 1981; Reddy et al.,

2004), à imobilização do Mg e Mn requerido para a produção e ao

funcionamento da clorofila (Beale, 1978; Taiz & Zeiger, 1998). O principal

metabótilo do glyphosate nas plantas (AMPA) pode também causar injúrias na

soja RR tratadas com glyphosate e contribuir para a clorose observada (Pline

et al., 1999; Reddy et al., 2000; Duke et al., 2003; Reddy et al., 2004).

Eker et al. (2006) atribuíram a ocorrência de clorose nas folhas jovens

ou o amarelecimento das folhas superiores causada pelo glyphosate a um

reflexo da inativação fisiológica do Fe e do Mn nestes tecidos onde ocorre o

acúmulo de glyphosate. Neste trabalho, os teores de micronutrientes na soja

RR foram severamente reduzidos na presença do glyphosate comparados com

os tratamentos sem glyphosate (Tabelas 2 e 4).

A redução na taxa fotossintética (A), condutância estomática (gs) e taxa

transpiratória (E) na presença do glyphosate (Tabelas 5 e 6), poderia ocorrer

pelo dano direto ao cloroplasto (Campbell et al., 1976; Pihakaski & Pihakaski,

27

1980; Nilsson, 1985) ou pela imobilização de micronutrientes essenciais pelo

glyphosate. O cloroplasto é sensível à deficiência de Zn (Homann, 1967) e Mn

(Thomson & Weier, 1962), ambos são complexados pelo glyphosate (Nilsson,

1985). Portanto, a redução destes micronutrientes essenciais pelo glyphosate

na soja RR (Tabelas 2 e 4), também poderia ser uma das razões para a menor

A, gs e E na soja RR tratada com glyphosate comparada com a soja RR sem

glyphosate ou com suas isolinhas parentais (Tabelas 5 e 6).

Uma vez que o glyphosate forma complexos insolúveis com metais

(Madsen et al., 1978; Glass, 1984; Coutinho & Mazo, 2005), a diminuição dos

microelementos poderia afetar a principal função do cloroplasto, por exemplo a

fotossíntese, como evidenciado pela severa redução nos parâmetros

fotossintéticos (Tabelas 5 e 6).

A redução nos parâmetros fotossintéticos na soja RR tratada com

glyphosate, observadas no estádio R1, distante da aplicação do herbicida,

sugere que tanto o glyphosate quanto seus metabólitos possuem um impacto

residual persistente na fisiologia e no ciclo da planta (Duke et al., 2003; Arregui

et al., 2004).

Shibles & Weber (1965) concluíram que a produção de biomassa total

da soja depende da energia suprida pelo processo fotossintético para sintetizar

compostos carbônicos. Com a menor disponibilidade de energia nas plantas

RR tratadas com glyphosate, este carbono não poderá ser assimilado

eficientemente (Taiz & Zeiger, 1998). Desta forma, diminuições em A, E e gs

(Tabelas 5 e 6) poderiam explicar os menores teores nutricionais (Tabelas 1, 2,

3 e 4) e a diminuição de produção de biomassa na soja RR tratada com

glyphosate (Tabelas 7 e 8).

A diminuição do peso seco da parte aérea e raiz pelo glyphosate

provavelmente ocorreu pela soma de diversos efeitos como a diminuição dos

parâmetros fotossintéticos (Tabelas 5 e 6) e menores teores de nutrientes

(Tabelas 1, 2, 3 e 4). Outros autores relatam que o glyphosate pode causar

menor disponibilidade de nutrientes dentro das plantas (Franzen et al., 2003;

Eker et al., 2006; Huber, 2006; Bott et al., 2008). A redução na formação dos

nódulos (Jaworski, 1972; Moorman et al., 1992; Hernandez et al., 1999; Reddy

et al., 2000; King et al., 2001; Reddy et al., 2004; Zablotowicz & Reddy, 2004;

De Maria et al., 2006; Zablotowicz & Reddy, 2007) também deve ocorrer pelo

28

efeito tóxico direto do glyphosate exsudado das raízes das plantas para o

Bradyrhizobium spp. ou pela toxicidade do ácido aminometilfosfônico (AMPA)

formado durante a degradação do glyphosate (Reddy et al., 2004).

Os múltiplos efeitos do glyphosate na concentração dos nutrientes na

parte aérea indicam que a soja RR requer recomendação diferente de

adubação em relação à soja não-RR. Os maiores teores de nutrientes nas

isolinhas parentais também indicam maior eficiência na absorção de nutrientes

em relação às suas RR derivativas. Menor concentração de Mg, Zn, Mn, Fe e

Cu nas culturas RR podem ter implicações para a saúde humana e animal em

função destes nutrientes serem frequentemente deficientes e de que as

culturas fornecem a fonte de dieta principal para estes minerais essenciais

(Ames, 1999). Futuras pesquisas deveriam avaliar o impacto do glyphosate na

concentração dos nutrientes nos grãos, o que poderia afetar as

recomendações nutricionais (McCay-Buis et al. 1995).

3.7 Conclusão

O estado nutricional da soja RR é afetado pelo glyphosate, sendo que a

aplicação única interferiu mais que aplicação sequencial. Isolinhas parentais

(não-RR) e as cultivares de soja RR dos diferentes grupos de maturação sem

glyphosate, geralmente apresentam maiores concentrações de macro e

micronutrientes foliares do que as cultivares de soja RR com glyphosate.

Cultivares de soja RR do grupo de maturação precoce foram nutricionalmente

mais afetadas que as do ciclo de maturação médio e tardio. A soja RR sem

glyphosate também apresenta maior atividade fisiológica (fotossíntese e

respiração) e clorofila funcional. A recomendação de adubação para soja RR

deveria considerar a redução da eficiência nutricional imposta pela presença do

gene RR assim como o impacto do glyphosate no estado nutricional.

3.8 Agradecimentos

Ao Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (CNPq), pela

bolsa de estudos e suporte desta pesquisa.

3.9 Referências

29

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35

Tabela 1. Teores de macronutrientes nas cultivares de soja RR e suas respectivas isolinhas parentais*.

Grupo de maturação

Tratamento

N P K Ca Mg S Total macronutrientes

-------------------------------------------------------g kg-1------------------------------------------------------

Precoce – não-RR Sem glyphosate 32,62 a** 3,16 a 27,04 a 13,61 a 5,19 a 2,56 a 84,18 a

Precoce RR Sem glyphosate 33,70 a 2,14 b 23,11 b 10,65 b 3,70 b 1,83 b 75,14 b

Precoce RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 30,74 a 2,06 b 17,80 c 9,59 c 3,28 c 1,63 c 65,11 c

Precoce RR Única (1200 g e.a. ha-1) 29,55 a 1,76 c 20,47 c 8,28 d 2,89 d 1,48 d 64,45 c

Médio – não-RR Sem glyphosate 34,87 a 2,18 a 23,74 a 12,02 a 3,94 a 2,00 a 78,76 a

Médio RR Sem glyphosate 33,77 a 2,08 a 24,40 a 11,22 a 3,58 b 1,88 a 76,94 a

Médio RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 28,45 b 2,04 a 21,96 a 11,04 a 3,38 b 1,96 a 68,84 b

Médio RR Única (1200 g e.a. ha-1) 28,02 b 1,93 a 22,66 a 11,31 a 3,53 b 2,05 a 69,51 b

Tardio – não-RR Sem glyphosate 32,56 a 1,74 a 21,85 a 11,00 a 3,06 a 1,67 a 71,68 a

Tardio RR Sem glyphosate 31,35 a 1,96 a 22,78 a 9,61 b 3,03 a 1,75 a 70,49 a

Tardio RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 30,42 a 2,01 a 18,34 b 9,58 b 2,97 a 1,78 a 65,11 b

Tardio RR Única (1200 g e.a. ha-1) 29,45 a 1,85 a 19,25 b 8,69 b 2,74 a 1,70 a 63,69 b

CV (%) 15,90 10,36 12,65 8,77 9,22 7,85 7,92 *Estádio R1; **Dados representam a média dos dois tipos de solo e quatro repetições. Para cada coluna, dentro de cada grupo de maturação, diferenças estatísticas são indicadas por diferentes caracteres de acordo com teste de agrupamento Scott-Knott P<0.05.

36

Tabela 2. Teores de micronutrientes nas cultivares de soja RR e suas respectivas isolinhas parentais*.


Tratamento

Zn Mn Fe Cu B Total micronutrientes

---------------------------------------------mg kg-1------------------------------------------------

Precoce – não-RR Sem glyphosate 72,67 a** 270,27 a 219,28 a 24,21 a 49,79 a 636,33 a

Precoce RR Sem glyphosate 44,18 b 232,73 b 168,00 b 22,11 a 34,18 b 501,24 b

Precoce RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 42,43 b 181,67 c 127,60 c 9,55 b 29,38 c 390,72 c

Precoce RR Única (1200 g e.a. ha-1) 37,64 c 163,67 c 127,15 c 13,55 b 28,53 c 370,61 c

Médio – não-RR Sem glyphosate 53,17 a 204,72 a 74,95 a 12,40 a 43,46 a 388,84 a

Médio RR Sem glyphosate 49,02 a 198,75 a 75,87 a 5,90 b 39,10 b 368,74 a

Médio RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 44,61 b 179,71 b 71,03 a 6,03 b 35,76 b 337,20 b

Médio RR Única (1200 g e.a. ha-1) 44,06 b 168,41 b 80,62 a 5,38 b 36,88 b 335,41 b

Tardio – não-RR Sem glyphosate 56,13 a 236,70 a 117,28 a 18,22 a 33,79 a 462,21 a

Tardio RR Sem glyphosate 49,92 b 214,21 a 95,49 a 21,39 a 35,27 a 416,21 a

Tardio RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 47,03 b 187,61 b 98,36 a 14,74 a 34,23 a 382,06 b

Tardio RR Única (1200 g e.a. ha-1) 47,92 b 189,56 b 103,36 a 9,60 a 31,34 a 381,86 b

CV (%) 11,01 15,64 27,12 77,48 10,08 11,08

*Estádio R1; **Dados representam a média dos dois tipos de solo e quatro repetições. Para cada coluna, dentro de cada grupo de maturação, diferenças estatísticas são indicadas por diferentes caracteres de acordo com teste de agrupamento Scott-Knott P<0.05.

37

Tabela 3. Teores de macronutrientes nas cultivares de soja RR e suas respectivas isolinhas parentais*.

Tipo de solo

Tratamento / Grupo de maturação

N P K Ca Mg S Total macronutrientes

-------------------------------------------------------g kg-1------------------------------------------------------

Latossolo

Vermelho

nitossólico

Sem glyphosate / não-RR 32,90 a** 2,39 a 23,18 a 13,19 a 4,35 a 1,80 a 77,82 a

Sem glyphosate / RR 32,21 a 2,10 b 22,05 a 11,19 b 3,69 b 1,62 b 72,81 b

Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) / RR 31,35 a 1,92 c 17,35 c 10,81 b 3,15 c 1,49 c 66,09 c

Única (1200 g e.a. ha-1) / RR 30,61 a 1,76 c 19,67 b 10,01 c 3,01 c 1,46 c 66,54 c

Latossolo

Vermelho

distrófico

Sem glyphosate / não-RR 33,67 a 2,33 a 25,24 a 11,23 a 3,77 a 2,35 a 78,60 a

Sem glyphosate / RR 33,67 a 2,01 b 24,81 a 9,79 b 3,24 b 2,02 b 75,57 a

Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) / RR 28,39 b 2,16 b 21,37 b 9,32 b 3,26 b 2,09 b 66,62 b

Única (1200 g e.a. ha-1) / RR 27,41 b 1,93 b 21,91 b 8,84 b 3,09 b 2,03 b 66,23 b

CV (%) 15,90 10,36 12,65 8,77 9,22 7,85 7,92 *Estádio R1; **Dados representam a média dos três grupos de maturação e quatro repetições. Para cada coluna, dentro de cada tipo de solo, diferenças estatísticas são indicadas por diferentes caracteres de acordo com teste de agrupamento Scott-Knott P<0.05.

38

Tabela 4. Teores de micronutrientes nas cultivares de soja RR e suas respectivas isolinhas parentais*.

Tipo de solo


Zn Mn Fe Cu B Total micronutrientes

-----------------------------------------mg kg-1-------------------------------------------------

Latossolo

Vermelho

nitossólico

Sem glyphosate / não-RR 72,20 a** 276,95 a 93,56 a 18,16 a 40,08 a 501,13 a

Sem glyphosate / RR 52,16 b 246,60 b 99,97 a 13,99 a 32,08 b 444,91 b

Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) / RR 48,47 b 218,00 c 83,49 b 9,62 b 27,25 c 386,95 c

Única (1200 g e.a. ha-1) / RR 47,66 b 211,60 c 85,14 b 6,38 b 26,93 c 377,80 c

Latossolo

Vermelho

distrófico

Sem glyphosate / não-RR 48,11 a 197,50 a 180,77 a 18,39 a 44,61 a 490,46 a

Sem glyphosate / RR 43,21 b 183,87 a 126,21 b 18,94 a 40,29 b 412,60 b

Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) / RR 40,91 b 148,00 b 114,50 b 10,59 a 38,99 b 353,03 c

Única (1200 g e.a. ha-1) / RR 38,76 b 136,16 b 122,29 b 12,63 a 37,57 b 347,46 c

CV (%) 11,01 15,64 27,12 77,48 10,08 11,08

*Estádio R1; **Dados representam a média dos três grupos de maturação e quatro repetições. Para cada coluna, dentro de cada tipo de solo, diferenças estatísticas são indicadas por diferentes caracteres de acordo com teste de agrupamento Scott-Knott P<0.05.

39

Tabela 5. Parâmetros fotossintéticos da soja RR e suas respectivas isolinhas parentais*.


Tratamento

Teor de

clorofila

Taxa

fotossintética (A)

Taxa

transpiratória (E)

Condutância

estomática (gs)

--------mg cm2-------- micro mol CO2 m-2 s-1 mmol H2O m-2 s-1 -----H2O mol m-2 s-1

Precoce – não-RR Sem glyphosate 0,017 a** 20,97 a 13,06 a 0,53 a

Precoce RR Sem glyphosate 0,019 a 16,49 a 11,86 a 0,49 a

Precoce RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 0,010 b 12,02 b 8,29 b 0,28 b

Precoce RR Única (1200 g e.a. ha-1) 0,015 a 14,42 b 9,96 b 0,41 a

Médio – não-RR Sem glyphosate 0,017 a 15,37 a 9,57 a 0,38 a

Médio RR Sem glyphosate 0,014 b 15,79 a 10,36 a 0,43 a

Médio RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 0,008 c 12,10 b 7,21 b 0,25 b

Médio RR Única (1200 g e.a. ha-1) 0,011 c 11,81 b 7,70 b 0,27 b

Tardio – não-RR Sem glyphosate 0,018 a 12,52 a 9,99 a 0,40 a

Tardio RR Sem glyphosate 0,015 b 14,52 a 8,93 a 0,37 a

Tardio RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 0,010 c 13,06 a 8,00 b 0,26 b

Tardio RR Única (1200 g e.a. ha-1) 0,010 c 12,58 a 7,92 b 0,28 b

CV (%) 23,68 24,26 23,29 36,09 *Estádio R1; **Dados representam a média dos dois tipos de solo e quatro repetições. Para cada coluna, dentro de cada grupo de maturação, diferenças estatísticas são indicadas por diferentes caracteres de acordo com teste de agrupamento Scott-Knott P<0.05.

40

Tabela 6. Parâmetros fotossintéticos da soja RR e suas respectivas isolinhas parentais*.

Tipo de solo


Teor de

clorofila

Taxa

fotossintética (A)

Taxa transpiratória

(E)

Condutância

estomática (gs)

------mg cm2----- micro mol CO2 m-2 s-1 mmol H2O m-2 s-1 ---H2O mol m-2 s-1-

Latossolo

Vermelho

nitossólico

Sem glyphosate / não-RR 0,015 a** 14,42 a 10,46 a 0,43 a

Sem glyphosate / RR 0,017 a 15,11 a 9,94 a 0,38 a

Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) / RR 0,010 b 12,08 b 7,25 b 0,24 b

Única (1200 g e.a. ha-1) / RR 0,013 b 12,88 b 8,33 b 0,30 b

Latossolo

Vermelho

distrófico

Sem glyphosate / não-RR 0,018 a 18,18 a 11,28 a 0,44 a

Sem glyphosate / RR 0,017 a 16,09 a 10,83 a 0,48 a

Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) / RR 0,009 b 12,72 b 8,41 b 0,29 b

Única (1200 g e.a. ha-1) / RR 0,010 b 13,00 b 8,72 b 0,34 b

CV (%) 23,68 24,26 23,29 36,09 *Estádio R1; **Dados representam a média dos três grupos de maturação e quatro repetições. Para cada coluna, dentro de cada tipo de solo, diferenças estatísticas são indicadas por diferentes caracteres de acordo com teste de agrupamento Scott-Knott P<0.05.

41

Tabela 7. Biomassa da parte aérea e raiz, da soja RR e suas respectivas isolinhas parentais*.


Tratamento

Parte aérea

Raiz

------g plant-1-----

Precoce – não-RR Sem glyphosate 13,54 a** 4,48 b

Precoce RR Sem glyphosate 12,62 a 7,24 a

Precoce RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 7,92 b 4,35 b

Precoce RR Única (1200 g e.a. ha-1) 9,62 b 5,08 b

Médio – não-RR Sem glyphosate 9,33 a 6,94 a

Médio RR Sem glyphosate 11,20 a 6,66 a

Médio RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 7,15 b 3,72 b

Médio RR Única (1200 g e.a. ha-1) 8,17 b 4,54 b

Tardio – não-RR Sem glyphosate 12,17 a 6,63 a

Tardio RR Sem glyphosate 11,76 a 5,47 a

Tardio RR Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) 8,24 b 4,36 b

Tardio RR Única (1200 g e.a. ha-1) 9,04 b 4,33 b

CV (%) 20,49 24,91 *Estádio R1; **Dados representam a média dos dois tipos de solo e quatro repetições. Para cada coluna, dentro de cada grupo de maturação, diferenças estatísticas são indicadas por diferentes caracteres de acordo com teste de agrupamento Scott-Knott P<0.05..

42

Tabela 8. Biomassa da parte aérea e raiz, da soja RR e suas respectivas isolinhas

parentais*.

Tipo de solo


Parte aérea

Raiz

------g plant-1-----

Latossolo

Vermelho

nitossólico

Sem glyphosate / não-RR 11,19 a** 5,19 a

Sem glyphosate / RR 11,42 a 5,80 a

Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) / RR 7,53 b 3,89 b

Única (1200 g e.a. ha-1) / RR 8,93 b 4,31 b

Latossolo

Vermelho

distrófico

Sem glyphosate / não-RR 12,17 a 6,84 a

Sem glyphosate / RR 12,29 a 7,11 a

Sequencial (600 / 600 g e.a. ha-1) / RR 8,00 b 4,40 b

Única (1200 g e.a. ha-1) / RR 8,95 b 4,99 b

CV (%) 20,49 24,91 *Estádio R1; **Dados representam a média dos três grupos de maturação e quatro repetições. Para cada coluna, dentro de cada tipo de solo, diferenças estatísticas são indicadas por diferentes caracteres de acordo com teste de agrupamento Scott-Knott P<0.05.

43

4. CAPÍTULO 2

A eficiência do uso da água e a fotossíntese são afetadas pela aplicação

do glyphosate na soja resistente ao glyphosate2

4.1 Resumo

Estudos anteriores que comparam cultivares de diferentes grupos de maturação em diferentes solos demonstraram que a cultivar do grupo de maturação precoce foi mais sensível a injúrias causadas pelo glyphosate em relação aos outros grupos de maturação. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos de doses crescentes de glyphosate na absorção de água e nos parâmetros fotossintéticos na cultivar de grupo de maturação precoce BRS 242 RR. As plantas cresceram em solução nutritiva completa e sujeitas a diversas doses de glyphosate em aplicação foliar única ou sequencial. A fotossíntese líquida, taxa transpiratória, condutância estomática, concentração de CO2 subestomático, eficiência de carboxilação, fluorescência, máxima fluorescência e o teor de clorofila foram monitorados imediatamente antes e em diferentes estádios após a aplicação do herbicida; absorção de água foi avaliada diariamente. Todos os parâmetros fotossintéticos avaliados foram afetados pelo glyphosate. A quantidade total de água absorvida e a produção de biomassa pelas plantas foram também diminuídas com o aumento da dose de glyphosate, com o efeito sendo mais intenso com a aplicação única do que a aplicação sequencial. A eficiência do uso da água foi signficativamente reduzida com o aumento da dose de glyphosate. Palavras-chave: soja resistente ao glyphosate, glyphosate, fisiologia, fotossíntese, clorofila, eficiência do uso da água, absorção de água.

4.2 Abstract Previous studies comparing cultivars of different maturity groups in different soils demonstrated that early maturity group cultivars were more sensitive to glyphosate injury than those of other maturity groups. In this work, we evaluated the effect of increasing rates of glyphosate on water absorption and photosynthetic parameters in early maturity group cultivar BRS 242 RR soybean. Plants were grown in a complete nutrient solution and subjected to a range of glyphosate rates either as a single or sequential leaf application. Net photosynthesis, transpiration rate, stomatal conductance, sub-stomatal CO2, carboxylation efficiency, fluorescence, maximal fluorescence and chlorophyll content were monitored right before and at different stages after herbicide application; water absorption was measured daily. All photosynthetic parameters were affected by glyphosate. Total water absorbed and biomass production by plants were also decreased as glyphosate rates increased, with

2Trabalho publicado na Revista Pesticide Biochemistry and Physiology, 2010 (Title: Water use

efficiency and photosynthesis of glyphosate-resistant soybean as affected by glyphosate)

44

the effect being more intense with a single full rate than half the rate applied in two sequential applications. Water use efficiency (WUE) was significantly reduced with increasing rates of glyphosate. Key words: glyphosate-resistant soybean; glyphosate; physiology; photosynthesis; chlorophyll; water use efficiency; water absorption.

4.3 Introdução

Com a expansão da área global de cultivo combinada com os efeitos das

mudanças climáticas, o aumento de CO2 atmosférico (Mann et al., 1999) e a

temperatura da superfície (Houghton et al., 2001), provavelmente um

importante assunto em um futuro próximo será a quantidade de água requerida

pelas culturas. O conhecimento da necessidade de água pelas culturas e a sua

eficiência no uso da água (EUA) são importantes para avaliar os efeitos das

mudanças climáticas no balanço de água nas plantas e nos recursos hídricos.

É esperado que a principal mudança climática global predita como o aumento

do CO2 e temperatura, deva ocasionar o aumento na taxa transpiratória das

plantas, a qual implicaria em aumento de absorção de água para produção das

culturas (Allen et al., 2003).

Muitos agricultores têm observado que algumas variedades de soja

transgênicas são sensíveis ao estresse hídrico e outros relatam sintomas

visuais de injúrias na soja resistente ao glyphosate (RR) após o uso de

glyphosate (Santos et al., 2007; Zablotowicz & Reddy, 2007). O “status”

nutricional da soja RR também é fortemente afetado pelo glyphosate (Zobiole

et al. 2010). O glyphosate possui um amplo espectro de controle de plantas

daninhas, e quando aplicado via folha se transloca dentro da planta para sítios

ativos de crescimento inibindo a 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato sintase

(EPSPs) na via do chiquimato. Esta rota bioquímica é responsável pela

biossíntese dos aminoácidos aromáticos, compostos de defesa das plantas e

diversos compostos fenólicos (Boocock & Coggins, 1983; Hernandez et al.,

1999).

Embora ocorra enorme adoção da tecnologia RR, poucos dados têm

sido disponíveis para entender os efeitos do glyphosate na fisiologia da soja

RR, especialmente aqueles relacionados à absorção de água e fotossíntese, as

45

quais são as bases do processo de produção de biomassa. Um profundo

entendimento destas questões deve melhorar o uso desta tecnologia. Um

experimento inicial foi conduzido na Universidade Estadual de Maringá, durante

o ano de 2007 com cultivares RR de diferentes grupos de maturação cultivados

em diferentes solos visando avaliar as injúrias do glyphosate. Zobiole et al.

(2010) demonstraram que tais efeitos foram pronunciados na cultivar de grupo

de maturação precoce (cv. BRS 242 RR), com significativas diminuições nos

parâmetros fotossintéticos, concentrações dos nutrientes minerais na parte

aérea e produção de biomassa. No presente trabalho, foi avaliado o efeito do

aumento de dose de glyphosate na absorção de água e nos parâmetros

fotossintéticos na cultivar previamente estudada (cv. BRS 242 RR) do grupo de

maturação precoce. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a fotossíntese, a

absorção de água e eficiência do uso da água na soja RR tratada com

glyphosate em diferentes doses.

4.4 Material e métodos

O experimento foi conduzido utilizando a cv. BRS 242 RR em casa-de-

vegetação equipada com sistema evaporativo de refrigeração (26–30:20–22oC

dia/noite) em condições de iluminação natural, na Universidade Estadual de

Maringá, entre 22 de julho a 20 de setembro, 2008 (localização: 23º 25' S, 51º

57' W) para avaliar os efeitos de diferentes doses de glyphosate na absorção

de água e fotossíntese como possível explicação para a diminuição da

concentração mineral da parte aérea da cv. BRS 242 RR observada em

estudos anteriores.

Sementes foram esterilizadas por 2 min em solução de 2% NaClO e

colocadas para germinar em rolo de papel (germitest). Plântulas com 5 cm de

comprimento de raiz, foram transplantadas para vasos contendo solução

nutritiva. As unidades experimentais foram vasos de polietileno com 3,7 dm3,

mantidos constantemente aerados. Nos primeiros dez dias, as plantas foram

mantidas em solução completa de Hoagland & Arnon (1950), diluídas em 1/6

da concentração usual; nas duas semanas seguintes, estas foram crescidas na

solução diluída para 1/3 e após este período cresceram em concentração total

usual. As soluções foram trocadas a cada dez dias e seu volume completado

46

diariamente com água destilada e deionizada. Antes da reposição, o volume

total de água absorvido por vaso foi avaliado. O pH das soluções foi mantido

em 5.8 ± 0.2 com adição de NaOH ou HCl.

Os vasos foram colocados para fora da casa-de-vegetação para a

aplicação dos tratamentos de glyphosate, com a formulação comercial de sal

de isopropilamina 480 g e.a. L-1 (Roundup Ready®, Monsanto Company),

utilizando um pulverizador costal com bicos pontas SF110.02, em pressão

constante de CO2 (2 kgf cm-2) e volume de calda de 190 L ha-1. As condições

ambientais durante as aplicações foram temperatura do ar entre 25 e 29°C,

umidade relativa do ar entre 80 e 89%, velocidade do vento entre 5 e 10 km h -1

e céu aberto sem nebulosidade. Após a aplicação do herbicida, os vasos

retornaram para a casa-de-vegetação. As aplicações não causaram

escorrimento superficial das folhas.

O experimento foi conduzido em blocos inteiramente casualizado em um

esquema fatorial (5x2) + 1, com quatro repetições. Cinco doses de glyphosate

(600, 900, 1200, 1800 e 2400 g e.a. ha-1) foram combinadas com duas

modalidades de aplicação (única e sequencial), com um tratamento adicional

sem aplicação do herbicida. Aplicações únicas foram realizadas no estádio V4

(24 dias após emergência, DAE), e aplicações sequenciais foram feitas nos

estádio V4 (24 DAE - 50% da dose) e estádio V7 (36 DAE - 50% da dose) na

soja RR (cv. BRS 242 RR).

Os parâmetros fotossintéticos foram avaliados nos estádios fenológicos

V3 (22 DAE – antes da aplicação do glyphosate), V4 (26 DAE – após aplicação

única e após primeira aplicação sequencial), V7 (35 DAE – antes da segunda

aplicação sequencial), V8 (38 DAE – após segunda aplicação sequencial) e R1

(58 DAE). A fotossíntese líquida (A), a taxa transpiratória (E), a condutância

estomática (gs) e a concentração de CO2 subestomático (Ci) foram avaliadas

utilizando um analisador de gás infravermelho (IRGA: ADC modelo LCpro+,

Analytical Development Co. Ltd, Hoddesdon, UK). A eficiência de carboxilação

foi calculada como A/Ci. Avaliações foram sempre feitas entre 7 e 11h

escolhendo o último trifólio totalmente expandido (folha diagnose) da planta em

cada vaso. As observações foram feitas pelo método automático do aparelho

com duas medidas de 3 min na folha diagnose.

47

Um fluorômetro portátil (OS-30 – Opti-Sciences, Inc., Tyngsboro, MA) foi

utilizado em pulso-modulado para determinar a fluorescência da clorofila nas

plantas (Fo), máxima fluorescência (Fm) e a razão da variável fluorescência

pela máxima fluorescência (Fv/Fm) utilizando a seguinte equação: Fv/Fm =

(Fm-Fo)/Fm (Genty et al., 1989).

O teor de clorofila também foi medido antes e após as aplicações de

glyphosate, utilizando o aparelho SPAD (SPAD-502, Minolta, Ramsey, NJ). O

aparelho mede a absorção no comprimento de 650 e 940 nm para estimar os

níveis de clorofila (Singh et al., 2002; Pinkard et al., 2006). As leituras do SPAD

foram feitas na folha diagnose colocando o sensor no mesofilo foliar evitando-

se as nervuras. Duas leituras foram tomadas por planta em cada vaso obtendo

assim as médias para fornecer um valor único da leitura do SPAD, com o qual

o teor de clorofila foi calculado usando a equação de Arnon (1949) e expresso

em miligramas de clorofila por cm-2 de folha pela equação de Markwell et al.

(1995).

Quando as plantas atingiram o estádio R1, a absorção de água

acumulada foi calculada e utilizada para estimar a eficiência do uso da água

pela relação da produção de massa seca pela quantidade de água consumida.

Todos os parâmetros fotossintéticos e a altura de plantas foram medidas. Após

estas avaliações, a parte aérea e raiz foram separadas e todo material foi

colhido e colocado em sacos de papel dentro de estufa de circulação forçada a

65 – 70oC até peso constante, a fim de determinar a biomassa seca. Os dados

foram analisados pelo teste de Shapiro & Wilk (1965), para avaliar sua

normalidade. Os dados foram submetidos à análise de variância e quando os

valores de F foram significativos (P<0,01), análises de regressão foram

conduzidas. Para os gráficos, as curvas utilizadas para os parâmetros

fotossintéticos e absorção de água total nos diferentes DAE foram obtidas

mediante análise de regressão utilizando o modelo cúbico y = y0 + ax + bx2 +

cx3, calculado pelo modelo não-linear por meio do programa estatístico

SigmaPlot 10.0 (SPSS, 2000). Análise de regressão foi utilizada para

selecionar a equação com maior grau de significância, com um máximo de

segundo grau, por meio do programa SigmaPlot 10.0 (SPSS, 2000) para as

variáveis analisadas no estádio R1.

48

4.5 Resultados e Discussão


Os parâmetros fotossintéticos (A, Ci, E, gs) foram diminuídos com

aumento da dose de glyphosate. A taxa fotossintética (A) antes da aplicação de

glyphosate (22 DAE) estava entre 10 – 11 µmol CO2 m-2 s-1 (Figuras 1A e 1B;

Tabela 1). Estes valores são muito similares aos valores de A (11 – 12 µmol

CO2 m-2 s-1) encontrados por Procópio et al. (2004) aos 39 DAE para Glycine

max e Phaseolus vulgaris. Estes valores são considerados ótimo para esta fase

vegetativa (Liu et al., 2005). No entanto, ambas as modalidades de aplicação

(única e sequencial) de glyphosate aplicada aos 24 DAE, diminuíram A com

doses acima de 1200 g e.a. ha-1 (Figuras 1A e 1B; Tabela 1). Dois dias após a

aplicação de glyphosate (26 DAE), A estava entre 6 – 0 µmol CO2 m-2 s-1 para

as doses de 1.200 e 2.400 g e.a. ha-1 com aplicação única (Figura 1a; Tabela

1), e entre 7 – 4 µmol CO2 m-2 s-1 para as mesmas doses aplicadas

sequencialmente (Figura 1B; Tabela 1). Plantas que não receberam aplicação

de glyphosate apresentaram A similar aquelas antes da aplicação do

glyphosate. Aos 35 DAE, A para aplicação única foi ainda menor que a

correspondente aplicação sequencial. Após a segunda a aplicação de

glyphosate na aplicação sequencial (36 DAE), A diminuiu novamente; no

entanto, permaneceu em valores maiores do que na aplicação única (Figuras

1A e 1B; Tabela 1). No estádio R1 (58 DAE), o valor de A para a aplicação

única estava menor do que na aplicação sequencial, com valores entre 5 – 11

µmol CO2 m-2 s-1 para a aplicação única e 8 – 11 µmol CO2 m-2 s-1 para

aplicação sequencial, respectivamente (Figuras 1A e 1B; Tabela 1).

Comportamento similar foi observado para gs e E, uma vez que ambos

foram reduzidos pela aplicação do glyphosate (Figuras 1C, 1D, 1E e 1F; Tabela

1). Estudos anteriores demonstraram que os parâmetros fotossintéticos (A, gs

e E) foram severamente afetados pelo glyphosate em cultivares RR de

diferentes grupos de maturação cultivados em diferentes solos; entretanto, não

49

houve diferenças entre as cultivares de soja RR não-tratadas com glyphosate e

suas respectivas isolinhas parentais não-RR (Zobiole et al. 2010). O

fechamento estomático é um importante fator que contribui para depressão na

assimilação de CO2 (Zlatev & Yordanov, 2004) e redução na transpiração. De

acordo com Magalhães Filho et al. (2008), o parcial fechamento estomático

leva à diminuição na condutância estomática (gs) e consequentemente se

observa aumento no CO2 subestomático (Ci). Como a condutância estomática

diminuiu com o aumento da dose de glyphosate, uma intensa diminuição foi

observada na taxa transpiratória (E), na taxa fotossintética (A), na assimilação

do CO2 e na eficiência de carboxilação (A/Ci). Portanto Ci aumentou

consideravelmente após aplicação de glyphosate (Figuras 1G e 1H; Tabela 1),

e este aumento foi mais pronunciado na aplicação única apresentando 250 –

400 vpm aos 26 DAE (Figura 1G; Tabela 1). O aumento no Ci após a primeira

aplicação (26 DAE) foi menor para a aplicação sequencial do que após a

aplicação única (Figuras 1G e 1H; Tabela 1) embora com a segunda aplicação

sequencial de glyphosate o Ci também foi aumentado (Figura 1H; Tabela 1).

No estádio R1, Ci estava menor para as plantas que receberam aplicação

sequencial do que aquelas em aplicação única (Figuras 1G e 1H; Tabela 1).

Com diminuições em A e aumento em Ci, a eficiência de carboxilação

imediata (A/Ci) foi extremamente afetada em ambas as modalidades de

aplicação (Figuras 1I e 1J; Tabela 1) e estes efeitos foram proporcionais às

doses aplicadas. No estádio R1, as plantas não-tratadas com glyphosate foram

aproximdamente seis vezes mais eficientes na carboxilação que aquelas

tratadas com glyphosate (Figuras 1I e 1J), o que refletiu no aumento da

produção de biomassa, pela difusão do CO2 para o cloroplasto ser essencial

para a fotossíntese. A cutícula que cobre a folha é praticamente impermeável

ao CO2, portanto a principal porta de entrada do CO2 na folha é o poro

estomático, no qual o CO2 se difunde através da cavidade subestomática e

dentro dos espaços intracelulares entre o mesofilo das células (Taiz & Zaiger,

1998).

4.5.2 Fluorescência

50

A fluorescência da clorofila é uma medida da eficiência fotossintética e

da capacidade produtiva (Maxwell & Johnson, 2000). Pode ser usada como

uma ferramenta para estudar diversos aspectos da fotossíntese porque ela

reflete a mudança na membrana e na organização do tilacoide. Mudanças na

fluorescência estão associadas com plantas tratadas com herbicidas inibidores

da síntese de aminoácidos (Ireland et al., 1986) ou da rota respiratória

(Gonzalez-Moro et al., 1997).

A energia luminosa usada na fotossíntese pode ser dissipada como

calor, e/ou re-emitida como luz de longo comprimento de ondas, sendo este

último processo conhecido como fluorescência (Lichtenthaler & Miehé, 1997;

Maxwell & Johnson, 2000). Antes da aplicação do glyphosate (22 DAE), as

avaliações com o fluorômetro mostraram que as unidades arbitrárias da

fluorescência (Fo) estavam entre 430 e 530 (Figuras 2A e 2B; Tabela 2). No

entanto, após a aplicação do glyphosate (24 DAE), Fo diminuiu

proporcionalmente com todas as doses de glyphosate (Figuras 2A e 2B; Tabela

2). Fo diminuiu até 38 DAE, e após esta data Fo aparentemente se recuperou

até o estádio R1 (58 DAE). Para a aplicação única, as injúrias foram mais

pronunciadas do que em relação às aplicações sequenciais, na qual Fo estava

entre 300 – 200 para 1.200 e 2.400 g e.a. ha-1 para a aplicação única aos 38

DAE (Figura 2A; Tabela 2), respectivamente, e entre 350 – 300 para 1.200 e

2.400 g e.a. ha-1 aplicados sequencialmente (Figura 2B; Tabela 2). Fo também

diminuiu após a primeira aplicação sequecial (24 DAE) de 430 e 530 para 360

e 390 unidades arbitrárias (Figura 2B; Tabela 2). Após a segunda aplicação (36

DAE), Fo permaneceu em 310 – 390 unidades arbitrárias, sugerindo que as

plantas expostas a duas aplicações de glyphosate não se recuperaram da

injúria causada pelo herbicida até o estádio R1. A fluorescência máxima (Fm)

apresentou a mesma tendência de Fo. Antes da aplicação do glyphosate (22

DAE), não houve diferença entre os tratamentos (Figura 2C; Tabela 2) para

ambas as modalidades de aplicações (Fm entre 1550 e 1850). Entretanto, após

as aplicações únicas do glyphosate (24 DAE), Fm diminui proporcionalmente

às doses aplicadas (Figura 2C; Tabela 2). Um comportamento similar para a

aplicação sequencial ocorreu, sendo que Fms diminuiu de 1800 e 1890 para

1500 e 950 para a menor e a maior dose, respectivamente.

51

A eficiência de produtividade quântica do fotossistema 2 representa a

capacidade da planta em converter a energia luminosa em energia química

(Genty et al., 1989). Desta forma, consideranto que o glyphosate afetou Fo e

Fm, a razão da variável fluorescência pela máxima fluorescência (Fv/Fm)

também foi afetada pelo glyphosate, embora tenha havido comportamento

diferente entre as modalidades de aplicação. Com a aplicação única, Fv/Fm

diminuiu com as doses (900, 1.200 e 2.400 g e.a. ha-1) de glyphosate (24 DAE)

e continuou diminuindo até aos 38 DAE. Após este período, as plantas

aparentemente tentaram se recuperar, no entanto, o declínio continuou até o

estádio R1 (Figura 2E; Tabela 2). Fv/Fm também foi afetada pela aplicação

sequencial; entretanto, as injúrias do glyphosate foram menores que na

aplicação única (Figura 2F; Tabela 2). Horton et al. (1996) concluíram que

diminuições em Fv/Fm estão associadas com o aumento da excitação de

energia nas antenas do fotossistema II e são geralmente considerados

indicativos de “baixa regulação” no transporte de elétron, o qual reflete em

menor taxa fotossintética.

4.5.3 Teor de clorofila

O teor de clorofila tende a aumentar com o crescimento da planta

(Figuras 3A e 3B; Tabela 3), mas estes teores foram afetados pelo glyphosate.

Embora os teores não sejam afetados imediatamente após a aplicação do

glyphosate, redução do teor de clorofila foi observada dentro de dois dias após

aplicação (26 DAE), com maior declínio observado aos 38 DAE. Os efeitos

foram mais expressivos para doses ≥ 1.200 g e.a. ha-1. Esta diminuição poderia

ser pelo direto dano no cloroplasto (Campbell et al., 1976; Nilsson, 1985) pela

presença do glyphosate. Zobiole et al. (2010) também observaram que plantas

de diferentes grupos de maturação expostas à aplicação única ou sequencial

de glyphosate frequentemente apresentaram teor de clorofila menor que

plantas que não foram expostas a este herbicida.

4.5.4 Absorção de água

Mudanças na absorção de água foram observadas durante o

desenvolvimento da soja, (Figuras 4A e 4B; Tabela 4). Plantas tratadas com

52

glyphosate absorveram aproximadamente a mesma quantidade de água até 40

DAE, após a qual o volume de água absorvido pelas plantas diminuiu

proporcionalmente as doses de glyphosate aplicadas. A diferença entre plantas

que não foram expostas ao glyphosate em relação àquelas que receberam a

maior dose foi ao redor de 6,3 L por planta. Esta diferença para a aplicação

sequencial foi ao redor de 5,0 L por planta. A influência do glyphosate na

quantidade total de água absorvida foi ao redor de 0,3 L por planta menor com

a aplicação única comparado com a aplicação sequencial até o estádio R1

(Figura 5). Sabe-se que em resposta ao estresse hídrico, as plantas regulam a

transpiração pela diminuição da condutância estomática. Embora esta

diminuição reduza o potencial fotossintético, possível desidratação de células e

tecidos é evitada (Sperry, 2000).

A membrana plasmática é a chave estrutural que pode ser rompida por

fatores externos (ex. congelamento, descongelamento ou agentes químicos),

desta forma o transporte de água é abruptamente diminuído (Kramer & Boyer,

1995). Como o glyphosate deve passar através da membrana plasmática e

entrar no simplasto para causar toxidez (Bernards et al., 2005), a hipótese de

que o glyphosate poderia romper a plasmalema e diminuir a absorção de água

pode não ser uma das respostas para os dados da Figura 4.

As plantas podem perceber a disponibilidade de água ao redor das

raízes e responder com sinais de agentes químicos para a parte aérea (Davies

& Zhang, 1991; Jackson, 1993). Alguns sinais incluem o ácido abscísico (ABA),

o qual é produzido em condições de seca dentro das raízes e transportados

pelo xilema, via transpiração, para as folhas, onde diminuem a condutância

estomática com consequente redução de sua expansão (Davies & Zhang,

1991; Dodd & Davies, 1996; Liu et al., 2003). No entanto, como esta pesquisa

foi conduzida em solução nutritiva, onde não existe déficit no fornecimento de

água, outros fatores podem estar afetando a diminuição na absorção de água,

incluindo a interferência do glyphosate nos parâmetros fotossintéticos (Figuras

4 e 5).

Uma vez que as proteínas integrais da membrana que formam canais

seletivos de água ao redor da membrana (Taiz & Zeiger, 1998), a atividade da

aquaporina na raiz ou na membrana foliar deve afetar a condutância

53

estomática e a transpiração (Henzler et al., 1999; Clarkson et al., 2000). O

mecanismo molecular que leva à abertura ou fechamento da aquaporina ainda

não é conhecido, embora um número essencial de aminoácidos foi identificado

e, diversas estruturas foram descritas com relação à atividade da aquaporina

(Chaumont et al., 2005). Foi sugerido um possível mecanismo dependente de

pH para este canal, onde em baixo pH (acidose do citosol) a atividade da

aquaporina é reduzida (Gerbeau et al., 2002; Tournaire-Roux et al., 2003;

Chaumont et al. 2005). Em humanos, outros compostos podem inibir a

permeabilidade da aquaporina, como os compostos de mercúrio HgCl2 (Zeidel

et al., 1994) ou tetraetilamônio (Brooks et al., 2000). Mais pesquisas deveriam

ser desenvolvidas a fim de estudar a relação entre herbicida, absorção de água

e aquaporinas.

4.5.5 Produção de biomassa e altura das plantas

Qualquer produto químico que altera o metabolismo foliar afetará o nível

dos intermediários e/ou da atividade das enzimas do Ciclo de Calvin (Ireland et

al., 1986). Diminuições na assimilação do CO2 levam a diminuições na

biomassa e no acúmulo de carboidratos (Magalhães Filho et al., 2008). Com o

aumento da dose de glyphosate, a raiz e a parte aérea foram afetadas,

provavelmente pelos efeitos aditivos na fotossíntese e absorção de água.

Plantas em aplicação sequencial foram menos afetadas que aquelas em

aplicação única (Figuras 6 a 8).

Shibles & Weber (1965) relataram que a produção total de biomassa

pela soja, fundamentalmente depende da energia suprida pela fotossíntese.

Organismos fotossintéticos usam a energia da luz solar para sintetizar

compostos carbônicos e, com adequada área foliar, a produção de carbono é

otimizada com “input” de energia (Taiz & Zeiger, 1998). Portanto, a redução em

todos os parâmetros fotossintéticos e a diminuição na absorção de água na

soja RR observada no estádio R1 (Figuras 1 a 4; Tabelas 1 a 4), distante da

aplicação do herbicida, sugere que o glyphosate ou seus metabólitos possuem

efeitos persistentes na fisiologia das plantas. Diversos trabalhos relatam que a

molécula do glyphosate pode permanecer na planta até a completa maturação

54

fisiológica (Arregui et al., 2003; Duke et al., 2003; Reddy et al., 2004;

Zablotowicz & Reddy, 2007).

De forma similar, a altura das plantas foi diminuída pelo aumento da

dose de glyphosate com a aplicação única afetando a altura das plantas mais

do que a aplicação sequencial para as mesmas doses (Figura 8).

4.5.6 Eficiência do uso da água (EUA)

Eficiência agronômica no uso da água pode ser determinada por meio

da relação entre a produção de massa seca e o consumo de água pela cultura

(Buzzeti et al., 1993; Kramer & Boyer, 1995; Doorenbos & Kassam, 1998). A

EUA foi severamente reduzida com o aumento da dose de glyphosate (Figura

9). De fato, o volume de água que a soja RR sem glyphosate requer para

produzir 1 g de massa seca foi 204% e 152% menor que aquelas expostas a

2.400 g e.a. ha-1 da aplicação única ou sequencial de glyphosate. Como o

glyphosate é exsudado das plantas para a rizosfera (Rodrigues et al., 1982;

Feng & Thompson, 1990; Cornish et al., 2005; Laitinen et al., 2005; Kremer et

al., 2005; Huber, 2006; Homheld, 2007; Bott et al., 2008), este estudo foi

conduzido em solução nutritiva, as plantas de soja estavam sujeitas à contínua

absorção de glyphosate e, ou de seus metabólitos. O glyphosate exsudado

deve ser sorvido pelas partículas do solo em campo ou em estudos de casa-

de-vegetação (Franz et al., 1997; Toni et al., 2006), portanto, menores injúrias

são observadas na soja RR em condições de campo.

Plantas de soja RR que recebem aplicação única com doses comerciais

de glyphosate (600 a 1.200 g e.a. ha-1) precisaram de 13% a 20% mais água

para produzir a mesma quantidade de biomassa seca em comparação com as

plantas-controle. Embora o efeito seja menos pronunciado com a aplicação

sequencial, a aplicação de glyphosate na dose comercial recomendada para a

soja RR, as plantas requerem 8% a 14% mais água para produzir a mesma

biomassa seca em comparação com aquelas sem aplicação (Figura 9).

Os efeitos negativos do glyphosate nos parâmetros fotossintéticos e

teores de clorofila estão de acordo como os sintomas visuais descritos como

“yellow flashing” por outros autores (Krausz & Young, 2001; Reddy &

Zablotowicz, 2003). A diminuição na absorção de água causada pelo

55

glyphosate observada neste estudo poderia explicar as diminuições na

concentração dos nutrientes minerais da parte aérea e produção de biomassa

da cv. BRS 242 RR tratada com glyphosate no estudo conduzido por Zobiole et

al. (2010). Efeitos do glyphosate ou de seus metabólitos na EUA explicam

porque a soja RR submetida ao uso do glyphosate é mais sensível à seca e

menos eficiente em converter água em biomassa comparada com plantas RR

que não recebem glyphosate.

4.6 Conclusão

Com o aumento da dose de glyphosate, parâmetros fotossintéticos,

absorção de água e produção de biomassa diminuíram drasticamente, sendo

que o efeito da aplicação única foi maior que aplicações sequenciais. Com as

prováveis mudanças climáticas no futuro, um provável aumento na quantidade

de água será requerido para a produção da soja RR pelo aumento de sua

transpiração.

4.7 Agradecimentos


bolsa de estudos e suporte desta pesquisa.

4.8 Referências

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61

Tabela 1. Estimativas dos parâmetros das análises de regressão das varáveis relacionadas à fotossíntese da soja RR tratada com diferentes doses de glyphosate em aplicação única ou sequencial.

Figura 1A. Taxa fotossintética (A) da aplicação única

DAE Estimativa dos parâmetros do modelo ajustado R2

y0 a b c

58 11,60 -0,0016 7,12E7 -4,45E10 0,98* 38 11,16 -0,0022 3,75E8 -8,09E11 0,99* 35 11,77 -0,0034 8,54E7 -3,34E10 0,99* 26 9,98 0,0022 -6,33E6 1,55E9 0,98* 22 10,26 -0,0070 6,31E6 -1,44E9 0,87*

Figura 1B. Taxa fotossintética (A) da aplicação sequencial


y0 a b c

58 11,55 -0,0060 3,36E6 -5,58E10 0,99* 38 11,05 -0,0006 -2,49E6 8,48E10 0,98* 35 11,80 0,0064 6,36E6 -1,90E9 0,97* 26 10,30 -0,0061 4,72E6 -1,31E9 0,95* 22 10,27 -0,0040 3,80E6 -8,90E10 0,96*

Figura 1C. Condutância estomática (gs) da aplicação única


y0 a b c

58 0,27 -8,02E5 4,94E8 -1,37E11 0,93* 38 0,20 0,0001 -2,04E7 5,92E11 0,93* 35 0,24 7,12E5 -1,74E7 5,59E11 0,94* 26 0,13 0,0001 -1,70E7 4,14E11 0,91* 22 0,12 9,21E5 -1,05E7 3,28E11 0,82*

Figura 1D. Condutância estomática (gs) da aplicação sequencial


y0 a b c

58 0,27 -0,0002 1,71E7 -3,72E11 0,89* 38 0,20 -5,74E5 2,37E8 -3,73E12 0,79* 35 0,23 3,04E6 -7,47E8 2,83E11 0,81* 26 0,13 3,24E5 -8,87E8 2,64E11 0,96* 22 0,13 7,09E5 -6,99E8 2,25E11 0,80*

Figura 1E. Taxa transpiratória (E) da aplicação única


y0 a b c

58 1,44 -0,0001 -3,44E8 6,09E12 0,92* 38 1,40 0,0001 -2,89E8 -3,04E11 0,99* 35 1,38 -0,0008 7,96E7 -2,46E10 0,99* 26 0,75 0,0008 -8,69E7 2,09E10 0,95* 22 0,80 0,0002 9,91E9 -3,40E11 0,92*

Figura 1F. Taxa transpiratória (E) da aplicação sequencial


y0 a b c

58 1,45 -5,95E5 -4,63E7 1,78E10 0,90* 38 1,41 -0,0013 1,02E6 -2,38E10 0,95*

62

35 1,39 -0,0010 8,13E7 -1,79E10 0,99* 26 0,77 0,0004 -4,88E7 1,21E10 0,98* 22 0,79 0,0004 -4,81E7 1,43E10 0,93*

Figura 1G. CO2 subestomático (Ci) da aplicação única


y0 a b c

58 92,32 0,0497 -2,77E6 2,14E9 0,99* 38 125,89 -0,0241 7,28E5 -1,96E8 0,99* 35 118,27 -0,0301 8,57E5 -1,95E8 0,99* 26 115,96 0,3494 -0,003 6,42E8 0,99* 22 222,30 0,0293 -4,57E5 1,17E8 0,98*

Figura 1H. CO2 subestomático (Ci) da aplicação sequencial


y0 a b c

58 92,63 0,1889 -0,0001 2,36E8 0,99* 38 126,66 0,0141 5,26E5 -1,81E8 0,95* 35 117,67 0,1343 -0,0001 4,79E8 0,98* 26 111,51 0,2432 -0,0002 6,84E8 0,99* 22 221,42 -0,0793 6,50E5 -1,53E8 0,96*

Figura 1I. Eficiência de carboxilação (A/Ci) da aplicação única


y0 a b C

58 0,12 -7,53E5 2,72E8 -5,55E12 0,99* 38 0,09 -1,35E5 -2,33E8 7,36E12 0,99* 35 0,09 -2,44E5 -2,26E8 7,60E12 0,99* 26 0,09 -0,0001 6,09E8 -1,22E11 0,98* 22 0,04 -3,76E5 3,80E8 -8,90E12 0,90*

Figura 1J. Eficiência de carboxilação (A/Ci) da aplicação única


y0 a b C

58 0,12 -0,0002 1,13E7 -2,34E11 0,99* 38 0,08 -3,25E5 -9,50E9 5,66E12 0,99* 35 0,09 -0,0001 9,31E8 -2,63E11 0,99* 26 0,09 -0,0001 9,39E8 -2,32E11 0,99* 22 0,04 -1,18E6 3,71E9 -8,18E13 0,99* *(n=8, P<0,01)

63

Tabela 2. Regressões e correlações para fluorescência (Fo), máxima

fluorescência (Fm) e razão da fluorescência pela máxima fluorescência (Fv/Fm) da soja RR tratada com diferentes doses de glyphosate em aplicação única ou sequencial.

Figura 2A. Fluorescência (Fo) da apliação única


y0 a B C

58 433,28 -0,1361 9,77E5 -2,41E8 0,98* 38 459,46 -0,2982 0,0002 -4,93E8 0,99* 35 443,00 -0,2322 0,0001 -3,61E8 0,97* 26 443,74 -0,0887 1,85E5 7,83E11 0,96* 22 423,13 0,0515 4,71E5 -2,16E8 0,97*

Figura 2B. Fluorescência (Fo) da apliação sequencial


y0 a b c

58 434,57 -0,1498 0,0001 -2,54E8 0,99* 38 457,49 -0,2202 0,0001 -2,46E8 0,98* 35 446,50 -0,2096 9,69E5 -1,53E8 0,99* 26 447,36 -0,1418 8,16E5 -1,40E8 0,98* 22 431,40 0,1382 -9,80E5 2,52E8 0,88*

Figura 2C. Máxima fluorescência (Fm) da apliação única


y0 a b c

58 1800,01 -0,3131 0,0001 -3,05E8 0,99* 38 1553,62 -0,9219 0,0003 -3,20E8 0,97* 35 1592,22 0,1440 -0,0007 1,81E7 0,98* 26 1546,74 0,3851 -0,0008 2,16E7 0,96* 22 1529,21 0,9614 -0,0008 1,88E7 0,99*

Figura 2D. Máxima fluorescência (Fm) da apliação sequencial


y0 a b c

58 1796,64 -0,0880 -0,0002 6,00E8 0,97* 38 1584,39 -0,5217 -4,99E5 2,43E8 0,99* 35 1589,78 0,0395 -0,0005 1,37E7 0,99* 26 1544,35 -0,1661 2,28E5 -2,24E8 0,97* 22 1533,90 0,6932 -0,0005 1,16E7 0,95*

Figura 2E. Razão (Fv/Fm) da aplicação única


y0 a b c

58 0,77 -3,77E5 2,42E8 -5,12E12 0,96* 38 0,69 0,0002 -3,02E7 9,36E11 0,88* 35 0,72 0,0002 -2,19E7 5,44E11 0,86* 26 0,71 0,0001 -1,39E7 2,48E11 0,96* 22 0,72 0,0001 -1,50E7 4,11E11 0,97*

64

Figura 2F. Razão (Fv/Fm) da aplicação única


y0 a b c

58 0,76 8,05E5 -9,28E8 2,51E11 0,98* 38 0,71 -5,08E6 6,87E9 -3,87E11 0,99* 35 0,72 0,0001 -1,47E7 3,29E11 0,97* 26 0,71 4,51E5 -1,78E8 -8,25E12 0,98* 22 0,72 3,03E5 -2,46E8 4,41E12 0,82*

*(n=8, P<0,01)

65

Tabela 3. Regressões e correlações para o teor de clorofila

(mg cm-2) da soja RR tratada com diferentes doses de glyphosate em aplicação única ou sequencial.

Figura 3A. Teor de clorofila da aplicação única

DAE Estimativa dos parâmetros do modelo ajustado

R2

y0 a b C

58 0,0181 -6,84E6 3,24E9 -9,18E13 0,99* 38 0,0120 -4,17E6 -1,56E9 5,07E13 0,98* 35 0,0123 -1,89E6 -4,63E9 1,38E12 0,99* 26 0,0076 8,57E7 3,12E10 -1,79E13 0,80* 22 0,0077 1,27E6 -1,36E9 3,32E13 0,85*

Figura 3B. Teor de clorofila da aplicação sequencial

DAE Estimativa dos parâmetros do modelo ajustado

R2

y0 a b c

58 0,0180 -9,11E6 5,68E9 -1,64E12 0,99* 38 0,0122 -6,20E6 2,09E9 -3,75E13 0,98* 35 0,0123 -4,76E6 3,00E9 -1,14E12 0,98* 26 0,0076 1,99E6 -1,16E9 1,59E13 0,92* 22 0,0077 1,19E6 -1,66E9 5,42E13 0,96*

*(n=8, P<0,01)

66

Tabela 4. Regressões e correlações para o total de água absorvida em

diferentes estádios de crescimento da soja RR tratada com diferentes doses de glyphosate em aplicação única ou sequencial.

Figura 4A. Total de água absorvida na aplicação única


y0 a b c

58 9919 -4,0458 0,0009 -1,34E7 0,99* 56 8117 -3,2284 0,0009 -1,90E7 0,99* 52 6566 -2,3128 0,0007 -1,66E7 0,99* 49 4971 -1,6345 0,0007 -2,02E7 0,99* 45 4134 -1,0350 0,0004 -1,38E7 0,99* 40 3174 -0,6240 0,0003 -9,26E8 0,99* 38 2221 -0,3712 0,0003 -8,29E8 0,98* 35 1614 -0,0827 -2,81E5 2,57E9 0,93* 30 1340 -0,1447 5,70E5 -1,41E8 0,89* 28 1086 -0,1475 0,0001 -2,72E8 0,94* 26 688 -0,1312 0,0001 -3,18E8 0,89* 22 439 -0,0530 5,84E5 -1,62E8 0,80* 20 301 -2,04E17 1,19E20 2,21E25 0,99*

Figura 4B. Total de água absorvida na aplicação sequencial


y0 a b c

58 10048 -5,5940 0,0032 -7,13E7 0,98* 56 8206 -4,1330 0,0025 -6,19E7 0,97* 52 6624 -3,0358 0,0019 -4,86E7 0,97* 49 5021 -1,9991 0,0014 -3,75E7 0,96* 45 4178 -1,3877 0,0011 -3,14E7 0,94* 40 3209 -0,8089 0,0007 -2,20E7 0,90* 38 2237 -0,5102 0,0006 -1,74E7 0,88* 35 1624 -0,2465 0,0003 -1,07E7 0,81* 30 1346 -0,2422 0,0003 -9,73E8 0,80* 28 1101 -0,1651 0,0001 -3,84E7 0,82* 26 701 -0,1294 0,0001 -3,55E8 0,80* 22 442 -0,0337 3,85E5 -1,18E8 0,83* 20 302 -2,04E17 1,19E20 2,21E25 0,99*

*(n=8, P<0,01)

67

Taxa fotossintética da aplicação única

A

A

Taxa fotossintética da aplicação sequencial

B

B

Condutância estomática da aplicação única

C

C

Condutância estomática da aplicação sequencial

D

D

68

Taxa transpiratória da aplicação única

E

E

Taxa transpiratória da aplicação sequencial

F

F

CO2 subestomático da aplicação única

G

G

CO2 subestomático da aplicação sequencial

H

H

69

Eficiência de carboxilação da aplicação única

I

I

Eficiência de carboxilação da aplicação sequencial

J

J

Figura 1. Taxa fotossintética (A), condutância estomática (gs), taxa transpiratória (E), CO2 subestomático (Ci) e eficiência de carboxilação (A/Ci) na soja GR após aplicação de doses crescentes de glyphosate em duas modalidades de aplicação. Cada ponto representa a média de quatro repetições independentes.

70

Fluorescência (Fo) da aplicação única

A

A

Fluorescência (Fo) da aplicação sequencial

B

B

Máxima fluorescência (Fm) da aplicação única

C

C

Máxima fluorescência (Fm) da aplicação sequencial

D

D

71

Razão (Fv/Fm) da aplicação única

E

E

Razão (Fv/Fm) da aplicação sequencial

F

F

Figura 2. Fluorescência (Fo), Maxima Fluorescência (Fm), Razão fluorescência pela máxima fluorescência (Fv/Fm) sob condições constantes na soja GR após aplicação de doses crescentes de glyphosate em duas modalidades de aplicação. Cada ponto representa a média de quatro repetições independentes.

72

Teor de clorofila da aplicação única

A

A

Teor de clorofila da aplicação sequencial

B

B

Figura 3. Teor de clorofila (mg cm-2) na soja GR após aplicação de doses crescentes de glyphosate em duas modalidades de aplicação. Cada ponto representa a média de quatro repetições independentes.

73

Absorção total de água da aplicação única

A

A

Absorção total de água da aplicação sequencial

B

B

Figura 4. Absorção total de água em diferentes DAE sob doses crescentes de glyphosate.

Cada ponto representa a média de quatro repetições independentes.

74

Figura 5. Absorção total de água da soja RR até o estádio R1 (58 DAE) sob

doses crescentes de glyphosate. Dados representam a média de oito repetições.

75

Figura 6. Biomassa seca da raiz da soja RR no estádio R1 após tratamento com glyphosate. Dados representam a média de oito repetições.

76

Figura 7. Biomassa seca da parte aérea da soja RR no estádio R1 após

tratamento com glyphosate. Dados representam a média de oito repetições.

77

Figura 8. Altura da soja RR no estádio R1 após tratamento com glyphosate. Dados representam a média de oito repetições.

78

Figura 9. Eficiência do uso da água (EUA) da soja RR sob doses crescentes

de glyphosate. Dados representam a média de oito repetições.

79

5. CAPÍTULO 3

O glyphosate afeta a fotossíntese na primeira e na segunda geração de

soja resistente ao glyphosate3

5.1 Resumo A área plantada de soja convencional tem diminuído a cada ano, enquanto a área de soja resistente ao glyphosate (RR) tem drasticamente aumentado principalmente pela grande adoção do glyphosate no atual sistema de manejo de plantas daninhas. Com o uso generalizado do glyphosate, muitos agricultores têm observado injúrias visuais em algumas variedades de soja RR após a aplicação. Uma nova geração designada como “segunda geração – RR2” foi desenvolvida recentemente e estas cultivares RR2 já estão comercialmente disponíveis aos agricultores e prometem ser mais produtivas em relação às cultivares RR anteriores. No entanto, pouca informação está atualmente disponível sobre o desempenho da soja RR2, havendo somente relatos comerciais ou pelos agricultores. Desta forma, uma avaliação de diferentes doses de glyphosate aplicadas em diferentes estádios fenológicos da primeira e da segunda geração de soja revelou signficativa diminuição na fotossíntese. Em geral, o aumento da dose de glyphosate e aplicações tardias (V6) pronunciaram a diminuição dos parâmetros fotossintéticos e consequentemente diminuíram a área foliar e a produção de biomassa da parte aérea. Em contraste, para raiz, ocorreram resultados inversos em que aplicações precoces (V2) foram mais danosos na raiz que para parte aérea. Baixas doses e aplicações precoces causaram menos danos para a parte aérea das plantas de soja RR, sugerindo que com aplicações precoces (V2), as plantas, provavelmente, possuem mais tempo para se recuperar dos efeitos do glyphosate ou de seus metabólitos em relação a aplicações tardias. Palavras-chave: soja resistente ao glyphosate (Glycine max L.); glyphosate; fotossíntese; biomassa. 5.2 Abstract The crop area planted to conventional soybeans has decreased annually while that planted to glyphosate-resistant (RR) soybean has drastically increased mainly due to the wide adoption of glyphosate in current weed management systems. With the extensive use of glyphosate, many farmers have noted visual plant injury in RR soybean varieties after glyphosate application. A new generation designated as “second generation – RR2” has been recently developed and these RR2 cultivars already are commercially available for farmers and promoted as higher yielding relative to the previous RR cultivars. However, little information is currently available about the performance of RR2

3Trabalho publicado na Revista Plant and Soil, 2010 (Title: Glyphosate affects photosynthesis in

first and second generation of glyphosate-resistant soybeans)

80

soybean beyond commercial and farmer testimonial data. Thus, an evaluation of different glyphosate rates applied in different growth stages of the first and second generation of RR soybeans, revealed a significant decrease in photosynthesis. In general, increased glyphosate rate and late applications (V6) pronounced decrease photosynthetic parameters and consequently decreased in leaf area and shoot biomass production. In contrast, low rate and early applications were less damage for the RR soybean plants, suggesting that with early applications (V2), plants probably have more time to recover from glyphosate or its metabolites effects regarding late applications. Key words: glyphosate-resistant soybean; (Glycine max L.); glyphosate; photosynthesis; biomass.

5.3 Introdução

A soja é a espécie mais cultivada no mundo com uma área de produção

global que continua crescendo a cada ano, principalmente pelo amplo uso de

glyphosate no atual sistema de manejo de plantas daninhas baseado na soja

resistente ao glyphosate ou Roundup Ready® (RR). A primeira geração de soja

foi introduzida em 1996 nos Estados Unidos (Duke et al., 2005) e desenvolvida

pela inserção do gene cp4 EPSPs, sequencialmente derivado de uma bactéria

comum do solo Agrobacterium sp. estirpe cp4 (Franz et al., 1997). Este gene

(cp4 EPSPs) leva à maior produção de 5-enol-piruvil chiquimato-3-fosfato

sintase (EPSPs) que é menos sensível à inibição do glyphosate comparado

com a EPSPs endógena (nativa) de plantas de soja não-transgênicas.

Uma nova geração designada como “segunda geração-RR2” foi

recentemente desenvolvida baseada em uma nova técnica por meio da

inserção do gene mediado pela Agrobacterium no meristema da soja, em que

células que foram induzidas diretamente para produzir a parte aérea tornaram-

se plantas transgênicas (Martinell et al., 2002). Esta técnica permitiu a inserção

direta de genes dentro de cultivares elites de soja, como a soja Asgrow

variedade A3244 (Paschal, 1997). Utilizando cultivares elites como base

genética, a característica agronômica superior da A3244 pode migrar outras

variedades por meio de cruzamentos como, por exemplo, com a MON 89788

(Taylor et al., 2007). Em 2008, estas cultivares RR2 estavam comercialmente

disponíveis para agricultores como promotoras de maiores produtividades em

relação às cultivares RR antecessoras.

81

Embora o principal argumento da biotecnologia RR seja a redução do

volume de herbicidas (Gianessi & Carpenter, 2000), acredita-se que com a

introdução da RR2, os agricultores utilizarão ainda mais glyphosate, uma vez

que este não causa danos às cultivares resistentes ao glyphosate e permite

uma janela mais ampla de aplicação. No entanto, poucas informações estão

atualmente disponíveis em relação ao desempenho da RR2, havendo somente

dados comerciais e relatos por agricultores. Além disso, muitos agricultores

relatam sintomas visuais de injúrias em algumas variedades de soja RR1 após

aplicação de glyphosate (Zablotowicz & Reddy, 2007). Tais sintomas

conhecidos como “yellow flashing” ou amarelecimento das folhas superiores

têm sido atribuídos ao acúmulo do primeiro metabólito fitotóxico do glyphosate,

o ácido aminometilfosfônico (AMPA) (Reddy et al., 2004).

Observações em campo, no Brasil e no Centro-Norte dos Estados

Unidos também sugerem que frequentes aplicações de glyphosate induzem a

deficiência de Fe, Zn em Mn em variedades de soja RR (Huber, 2006; Johal &

Huber, 2009). Um estudo prévio demonstrou que o glyphosate reduziu as

concentrações dos nutrientes minerais da parte aérea na soja RR em

comparação à soja RR sem tratamento ou suas parentais isogênicas (não-RR)

sem tratamento, com o efeito sendo mais pronunciado nas cultivares de grupo

de maturação precoce (Zobiole et al., 2010a). O efeito da diminuição da

concentração dos nutrientes minerais da parte aérea pode ser atribuído a

reduções nos parâmetros fotossintéticos como resultado do dano direto pelo

glyphosate à clorofila (Pihakaski & Pihakaski 1980; Kitchen et al., 1981; Reddy

et al., 2004) ou pela imobilização de micronutrientes essenciais pelo

glyphosate, pela sua habilidade em formar complexos insolúveis entre

glyphosate-metal (Jaworski 1972; Kabachnik et al., 1974; Bromilow et al., 1993;

Coutinho & Mazo, 2005).

Além disso, Zobiole et al. (2010b,m outros estudos com uma cultivar de

grupo de maturação precoce mais sensível ao glyphosate, avaliaram a

influência do aumento de doses de glyphosate na fotossíntese na eficiência do

uso da água nas plantas. Eles demonstraram que com o aumento da dose de

glyphosate, todos os parâmetros fotossintéticos e a fluorescência da clorofila

diminuíram drasticamente, consequentemente demonstrando que a

82

fotossíntese, a eficiência no uso da água e a produção de biomassa da soja RR

foram fortemente afetados pelo glyphosate. De fato, poucos dados estão

disponíveis em relação aos efeitos do glyphosate na fisiologia da soja RR,

especialmente aqueles relacionados à fotossíntese, e ainda menos

informações em relação ao efeito do glyphosate nas cultivares de soja RR2.

Desta forma, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a fotossíntese da soja RR1 e

RR2 tratadas com diferentes doses de glyphosate.

5.4 Materiais e Métodos

5.4.1 Solo e condições de crescimento

Dois experimentos foram conduzidos em casa-de-vegetação com

sistema evaporativo de refrigeração (26–30: 22–26oC dia/noite), fotoperíodo de

12h de luz, irradiância ao meio dia de 400-700 nm e densidade de fluxo

fotossintético de 1.500 μmol m-2 s-1 no topo do dossel das plantas, na

Universidade de Missouri, Columbia, MO, EUA, entre julho e outubro, 2009. As

unidades experimentais para ambos os experimentos foram vasos de cerâmica

com capacidade de 5 dm3 preenchidos com solo argiloso (Mexico silt loam)

coletado do horizonte A. As propriedades químicas foram: Corg: 25,2 g kg-1; P:

15,87 mg kg-1; K: 45,86 mg kg-1; Ca: 1.782,64 mg kg-1; Mg: 123,89 mg kg-1; Fe:

80,70 mg kg-1; Mn: 43,23 mg kg-1; B: 14,06 mg kg-1; Cu: 1,78 mg kg-1; Zn: 9,82

mg kg-1; Mo: 1,61 mg kg-1; pH(CaCl2): 6,77. O solo foi seco ao ar e peneirados

com auxílio de malha 5 mm. Foi mantido um conteúdo de água no solo (0,33

g.g-1) durante todo o experimento.

5.4.2 Semente e aplicação do glyphosate

Sementes da cv. BRS 242 RR (RR1-primeira geração) e sementes da

“nova geração” da soja RR cv. AG3539 (RR2-segunda geração), foram

esterilizadas por 2 min em solução de 2% NaClO e após foram inoculadas com

100 mL 50 kg-1 de sementes da cultura de Bradyrhizobium japonicum, estirpes

SEMIA 587 e SEMIA 5019 (5x109 bactérias por grama). Seis sementes foram

semeadas por vaso a 3 cm de profundidade e posteriormente no estádio V1 foi

feito o desbaste deixando uma planta por vaso.

83

Plantas em diferentes estádios de crescimento V2, (12 e 10 DAS – dias

após semeadura), V4 (25 e 22 DAS), e V6 (32 e 35 DAS) para RR1 e RR2,

respectivamente, receberam a aplicação de formulação comercial de

glyphosate potássico 540 g e.a. L-1 (Roundup Weather Max®, Monsanto

Company) em diferentes doses (800, 1.200 e 2.400 g e.a. ha-1). Exceto para a

maior dose (2.400 g e.a. ha-1), as outras doses foram adotadas com base nas

recomendações de Gazziero et al. (2008), segundo o qual as doses

recomendadas para aplicação única de glyphosate no estádio V4 na soja RR,

varia entre 600 e 1.200 g e.a. ha-1. As aplicações foram realizadas em uma

mesa automática de aplicação utilizando bicos tipo jato plano (Teejet, Spraying

Systems Co., Wheaton, IL), com volume de 187 L ha-1 a 150 kPa. As

aplicações não causaram escorrimento superficial das folhas e as plantas

foram irrigadas apenas no dia seguinte para assegurar a absorção do herbicida

pela folha. Os vasos foram irrigados diariamente a fim de manter o solo úmido,

garantindo assim o conteúdo de água no solo.

5.4.3 Análise da fotossíntese

No último trifólio totalmente expandido (folha diagnóstica) no estádio R1,

os parâmetros fotossintéticos como taxa fotossintética (A), condutância

estomática (gs), taxa transpiratória (E) e a concentração de CO2 subestomático

(Ci) foram avaliados pelo analisador de gás infravermelho (IRGA; Li-Cor, LI

6400XT, Lincoln, NE, USA). Houve pequena diferença de tempo entre as

cultivares até que atingissem o estádio R1, sendo este estádio atingido pela

RR1 aos 42 DAS e pela RR2 aos 38 DAS.

Foi acoplado um fluorômetro (LI6400-40) em pulso-modulado integrado

com o LI 6400XT para os parâmetros de fluorescência da clorofila. A câmara

do sistema fotossintético (LI6400-40) tem uma área de amostra de 2 cm2 e uma

fonte de luz interna (LED) vermelha-azul que foi utilizada para obter a desejada

densidade de fluxo fotossintético (PPFD) e as medidas da fluorescência da

clorofila. Para avaliações da taxa de transporte de elétrons (ETR), a frequência

modulada de luz foi de 10 kHz, sob iluminação actínica e aumento 20 kHz

durante o pulso de saturação. O pulso de saturação foi regulado para 0.8 s. A

84

eficiência quântica do transporte de elétrons através do fotossistema 2

(PhiPS2) foi calculada pela seguinte equação:

PhiPS2 = Fm’ – Fs / Fm’

em que Fm’ é a máxima fluorescência durante o flash de saturação de luz e Fs

é fluorescência “estável” na luz (Genty et al., 1989). O PhiPS2 pode ser usado

para calcular a ETR como:

ETR = PhiPS2 * f * PPFD * α absorção da folha

em que f é a fração quântica absorvida que é utilizada pelo fotossistema 2

(PS2) e é tipicamente assumida como 0.4 para plantas C3 (Kumudini et al.,

2008).

O coeficiente não-fotoquímico da fluorescência da clorofila (qN) e o

coeficiente de proporção de abertura dos centros de reações (qP) foram

também estimados pelas seguintes equações (Krause & Weis 1991):

qP = Fm’ – Fs / Fm’ – Fo’

qN = (Fm / Fm’) – 1

Com estas variáveis analisadas, a razão Fv’ / Fm’ foi calculada de

acordo com a equação de Demming-Adams & Adams (1992):

Fv’ / Fm’ = Fm’ – Fo’ / Fm’

Todas as avaliações fotossintéticas foram feitas sob fluxo de ar

constante de 500 μmol s−1. A concentração de CO2 foi 400 μmol CO2 mol−1

utilizando um sistema injetor de CO2 (modelo 6400-01, Li-Cor), e a temperatura

foi mantida a 26±2oC. O IRGA foi calibrado para fornecer temperatura similar

da folha e do ar dentro da câmara de amostragem a uma PPFD constante de

1.500 μmol m-2 s−1.

85

5.4.4 Leituras SPAD

As leituras com o sensor SPAD (Minolta SPAD 502) foram realizadas no

mesófilo foliar (evitando-se as nervuras) da folha diagnose (Singh et al., 2002;

Richardson et al., 2002; Pinkard et al., 2006). Duas folhas foram escolhidas por

planta em cada vaso. Imediatamente após cada avaliação foi calculada a

média do resultado como um único índice SPAD.

5.4.5 Área foliar e biomassa

A parte área da planta foi cortada rente ao solo e separado das raízes. A

área foliar foi obtida utilizando um medidor de área foliar (Delta T. Devices)

medindo-se a planta inteira para obter a área total (cm2 planta-1). As raízes

foram cuidadosamente removidas do solo, lavadas em água corrente,

acondicionadas em sacos de papel e secas em circulação forçada de ar a 65 –

70oC até atingir peso constante. A massa seca foi determinada pelo peso das

partes das plantas.

5.4.6 Análise dos dados e arranjo experimental

Ambos os experimentos foram conduzidos em delineamento

inteiramente casualisados em esquema fatorial (3 x 3 x 2) +1 com quatro

repetições. O primeiro fator foi as doses de glyphosate (800, 1.200 e 2.400 g

e.a. ha-1), o segundo fator o estádio de aplicação (V2, V4 e V6) e o terceiro

fator foi a cultivar de soja RR (cv. BRS 242 RR - primeira geração “RR1” e a cv.

AG3539 RR - segunda geração “RR2”). O tratamento adicional foi constituído

de plantas sem aplicação de glyphosate. Os dados foram submetidos à análise

de variância, e quando os valores de F foram significativos (P<0.01), análises

de regressão foram conduzidas. Os dados foram analisados utilizando PROC

MIXED pelo programa estatístico SAS (SAS Institute, 2006) e as equações

ajustadas utilizando o modelo polinomial y = a + bx + cx0,5 pelo pacote

estatístico SigmaPlot 10.0 (SPSS, 2000).

5.5 Resultados

86


Em ambos os experimentos, a taxa fotossintética (A) no estádio R1, foi

severamente afetada pela aplicação do glyphosate. Entretanto, os efeitos foram

mais pronunciados com o aumento da dose de glyphosate e aplicações tardias

(Figura 1A). As diferentes cultivares RR1 e RR2 foram afetadas pelo

glyphosate, embora a taxa fotossintética na RR2 tenha sido maior do que na

RR1. Considerando os tratamentos sem glyphosate, RR1 apresentou 16,43 –

17,17 µmol CO2 m-2 s-1, enquanto a RR2 apresentou entre 26,82 – 26,97 µmol

CO2 m-2 s-1, ao redor de 60% maior que em RR1 (Tabela 1). Estes resultados

estão de acordo com aqueles observados por agricultores, os quais relatam

que variedades de soja apresentam injúrias visuais após a utilização de

glyphosate (Zablotowicz & Reddy, 2007).

No geral, a condutância estomática (gs) diminuiu com o aumento da

dose de glyphosate, no entanto não houve diferença entre a época de

aplicação na RR1. Além disso, para o estádio V4 na RR2, não houve diferença

significativa entre as doses de glyphosate, porém todas as doses de glyphosate

diminuíram a gs (Figura 1B). A condutância estomática diminuiu com o

aumento da dose de glyphosate e uma pequena diminuição foi observada para

a taxa transpiratória (E) em ambas as cultivares, mas o efeito foi maior na RR2

em relação à RR1 (Figura 1C, Tabela 1). Não houve diferenças significativas

na E entre as doses de glyphosate na RR1, embora na RR2 a E diminuiu com

o aumento da dose (Figura 1C). O estádio V6 na RR2 que recebeu a aplicação

foi o mais sensível à aplicação do glyphosate em relação aos outros estádios

de aplicação; não houve diferença entre V4 e V6 na RR1 mas ambas foram

menores que V2 (Figura 3).

Magalhães Filho et al. (2008) observaram que um fechamento

estomático parcial levou à diminuição da gs e um aumento da concentração de

CO2 subestomático (Ci). Desta forma, com o aumento da dose de glyphosate e

aplicações tardias, foram observados diminuições de gs e aumento de Ci para

ambas as cultivares. De fato, a assimilação de CO2 foi severamente diminuída

pelo glyphosate (Figura 1D), exceto para o estádio V2 da RR2 no qual não foi

observada esta tendência.

87

Todos os parâmetros analisados com o fluorômetro foram afetados pelo

glyphosate. A taxa de transporte de elétrons (ETR) diminuiu com o aumento da

dose de glyphosate (Figura 2A). Para ambas as cultivares, aplicações tardias

foram mais danosas do que aplicações precoces. Comparando as duas

cultivares sem glyphosate, ETR da RR2 foi maior que RR1, a qual apresentou

104,90 – 106,37 µmol m-2 s-1, enquanto RR2 estava entre 168,59 – 168,79

µmol m-2 s-1, apresentando uma E de 60% a mais que RR1 (Tabela 2), a

mesma porcentagem de redução observada para A (Tabela 1). Queiroz et al.

(2002) também encontraram relação linear entre gs e ETR, descrevendo uma

relação na qual diminuições na condutância estomática refletem aparente

redução na taxa de transporte de elétrons (Tabela 3).

A fluorescência mínima (Fo’) e máxima (Fm’) das folhas adaptadas à luz

diminuiu com o aumento de glyphosate, com isso a eficiência intríseca do

fotossistema 2 (Fv’/Fm’) foi também afetada pelo aumento da dose de

glyphosate (Figuras 2B – 2D). Esta razão Fv’/Fm’ foi mais afetada por

aplicações tardias na RR2 que em RR1 (Figura 2D). Além disso, a

fluorescência “estável” na luz (Fs) foi também afetada pelo aumento da dose de

glyphosate e consequentemente a eficiência quântica do transporte de elétrons

através do fotossistema 2, a produtividade quântica baseada na assimilação de

CO2 (PhiCO2), o coeficiente não-fotoquímico da fluorescência da clorofila (qP)

e o coeficiente de proporção de abertura dos centros de reações (qP) foram

também afetados pelo glyphosate (Figuras 2F – 2I). No entanto, o dano foi

maior na RR2 que em RR1, e como observado previamente, as aplicações

tardias afetaram mais intensamente estes parâmetros do que aplicações

precoces.

5.5.2 SPAD, área foliar e produção de biomassa

Plantas que rereberam a aplicação de glyphosate mostraram sintomas

cloróticos, resultando em diferentes valores do índice SPAD entre os

tratamentos (Figura 3A). Tendências para diminuições proporcionais dos

parâmetros fotossintéticos e da clorofila relacionados com as doses de

glyphosate foram também observados para as avaliações do SPAD. No geral,

88

RR2 também foi mais afetada que RR1, e aplicações precoces apresentaram

menos interferências que aplicações tardias.

A área foliar e a produção de biomassa da parte aérea foram

extremamente afetadas pelo glyphosate, sendo RR2 mais sensível que RR1, e

aplicações tardias causando maiores reduções do que aplicações precoces

(Figuras 3B e 3C). Ao contrário das outras variáveis analisadas, as diminuições

entre as doses de glyphosate apresentaram poucas diferenças, mas ambas as

doses de glyphosate afetaram a produção de biomassa da parte aérea. Em

relação ao peso seco da raiz, foi observado comportamento diferente no

gráfico, no qual os estádios de aplicação foram mais influenciados que as

doses de glyphosate. O estádio precoce de aplicação (V2) foi mais afetado que

os estádios de aplicação tardia (V4 e V6), ilustrado pelas significativas

diminuições no peso seco da raiz (Figura 3D).

5.6 Discussão

Injúrias visuais normalmente ocorrem na soja RR após aplicação do

glyphosate. Elas são geralmente consideradas não-persistentes, em função do

“yellow flashing” tender a desaparecer dentro das primeiras duas semanas

após aplicação do herbicida (Reddy & Zablotowicz, 2003). No entanto, neste

estudo, os sintomas persistiram até o estádio R1, demonstrando que os

parâmetros fotossintéticos e a fluorescência da clorofila foram afetados pela

aplicação única de glyphosate (Figuras 1 e 2). Medidas da troca de gases nas

folhas e fluorescência da clorofila têm sido utilizadas em combinações para

fornecer mais informações detalhadas em relação ao processo fotossintético do

que utilizar cada técnica isolada (Long & Bernacchi, 2003).

Zobiole et al. (2010a) observaram que a aplicação única (1.200 g e.a. ha-

1) teve maior efeito nos parâmetros fotossintéticos e produção de biomassa que

em aplicações sequenciais (600 + 600 g e.a. ha-1). Resultados similares foram

observados por Zobiole et al. (2010b) durante a avaliação de diferentes doses

de glyphosate (600 a 2.400 g e.a. ha-1) em aplicações únicas e sequenciais na

soja RR. Eles encontraram no estádio R1 que a taxa fotossintética (A) para a

aplicação única foi inferior em relação à aplicação sequencial e variou entre 11

e 5 µmol CO2 m-2 s-1 para a aplicação única (600 a 2.400 g e.a. ha-1) e 11 a 8

89

µmol CO2 m-2 s-1 para a aplicação sequencial (600 a 2.400 g e.a. ha-1),

respectivamente.

Da Matta et al. (2001) determinaram A e máxima taxa fotossintética

(Amax) na soja em saturação de CO2 e encontraram valores para A de 18.2 µmol

CO2 m-2 s-1 e Amax de 25 µmol CO2 m-2 s-1. Kumudini et al. (2008) também

encontraram A ao redor de 26 µmol CO2 m-2 s-1 no estádio R3 da cv. Asgrow

3905. Os resultados obtidos no presente estudo estão em acordo com os

demais, ou seja, os tratamentos sem glyphosate foram fotossinteticamente

superiores em relação aqueles com glyphosate (Figura 1a); entretanto, a A

para RR2 foi superior que RR1, o que sugere maior atividade fotossintética.

Zobiole et al. (2010a) relatam que A, gs e E foram reduzidas pelo

glyphosate, possivelmente pelo direto dano do glyphosate aos cloroplastos

(Campbell et al., 1976; Pihakaski & Pihakaski, 1980; Nilsson, 1985) ou pela

imobilização do Mg e Mn requerido para a formação da clorofila e fotossíntese.

Uma vez que o glyphosate é um forte quelante metálico (Jaworski, 1972;

Kabachnik et al., 1974; Coutinho & Mazo 2005), ele pode imobilizar

micronutrientes essenciais requeridos como componentes, cofatores e

reguladores de funções fisiológicas, entre eles Fe (Bellaloui et al., 2009) e Mn

(Johal & Huber, 2009). De acordo com Cakmak et al. (2009), o período de

ocorrência do “yellow flashing” depende da habilidade das plantas em se

recuperar pela absorção adequada pela raiz de elementos específicos que são

imobilizados pelo glyphosate no tecido das plantas.

Resultados similares observados por Zobiole et al. (2010a) foram

também encontrados neste estudo, A, gs e E foram significativamente

reduzidos pelo aumento da dose de glyphosate e por aplicações tardias

(Figuras 1b e 1c). Outros estudos têm mostrado alta correlação entre

condutância estomática da folha e A dentro de diversos tipos de vegetação

distribuídos ao redor do mundo (Körner, 1995). Como o fechamento estomático

é um importante fator que contribui para a depreciação da assimilação de CO2,

o estômato também responde à diminuição na fixação de CO2 pela diminuição

na condutância estomática e aumento da concentração do CO2 subestomático

(Centritto et al., 1999); isto está em consonância com o significativo aumento

de Ci à medida que a dose de glyphosate foi aumentada (Figura 1d). Zobiole et

90

al. (2010b) também observaram significativo aumento do Ci após aplicação do

glyphosate e no estádio R1.

A energia luminosa usada na fotossíntese pode ser dissipada como

calor, e/ou re-emitida como luz e longo comprimento de ondas, sendo este

último processo conhecido como fluorescência (Maxwell & Johnson, 2000). De

acordo com Horton et al. (1996), diminuições na taxa fotossintética estão

associadas com diminuições em Fv’/Fm’ com consequente aumento da

excitação de energia nas antenas do fotossistema II e são geralmente

considerados indicativos de “baixa regulação” no transporte de elétron. Estes

resultados foram também observados neste estudo, observando-se que

diminuições em A (Figura 1a) refletiram em diminuições em Fv’/Fm’ (Figura 2d).

A eficiência de produtividade quântica do fotossistema 2 representa a

capacidade da planta em converter a energia luminosa em energia química

(Genty et al., 1989). Desta forma, consideranto que o glyphosate afetou Fo’,

Fm’ e Fs, consequentemente Fv’/Fm’, PhiPS2, PhiCO2, ETR, qP e qN foram

também afetados pelo glyphosate (Figura 2). No entanto, houve

comportamento diferenciado para o estádio de aplicação e a dose de

glyphosate. Maiores doses e aplicações mais tardias resultaram em grande

diminuição na fluorescência (Figura 2). Além disso, RR2 foi mais sensível à

aplicação de glyphosate que RR1.

Como comentado anterioremente, a fluorescência da clorofila indica o

potencial que o PS2 está utilizando da energia absorvida pela clorofila, que é

vulnerável e danosa sob excesso de luz (Maxwell &Johnson 2000).

Diminuições em Fv’/Fm’ indicam a fotoinibição do PS2 (Martínez-Ferri et al.

2004). O fluxo de elétrons pelo PS2 indica de modo geral a taxa de

fotossíntese. Sabe-se que PS2 é o componente mais vulnerável do aparelho

fotossintético ao dano induzido pela luz. Danos no PS2 frequentemente serão a

primeira manisfestação de estresse na folha (Maxwell &Johnson 2000). PhiPS2

mede a proporção de luz absorvida pela clorofila associada com o PS2 que é

utilizada na fase fotoquímica. Desta forma, ela pode dar uma medida da taxa

linear de transporte de elétrons e um indicativo da fotossíntese (Genty et al.,

1989; Maxwell &Johnson 2000). Portanto, o glyphosate, provavelmente, afetou

o PS2 nas plantas que receberam aplicação deste herbicida (Figura 2).

91

Genty et al. (1989) encontraram uma resposta linear entre PhiCO2, qP e

Fv’/Fm’ pela abertura dos centros de reação do PS2, e têm utilizado isso como

curva de calibração para estimar a taxa não-cíclica de transporte de elétrons

com a atividade da rubisco (Cheng et al., 2001). Sabe-se que a dissipação

térmica da luz absorvida ajuda a proteger o dano ao aparelho fotossintético,

particularmente pelo controle do dano à proteína D1 do PS2 (Long et al., 1994).

Como o coeficiente não-fotoquímico da fluorescência da clorofila (qN) indica a

dissipação de calor, protegendo o aparelho fotossintético contra efeitos

deletérios do efeito da luz (Jiang et al., 2006), o presente estudo sugere que o

glyphosate deve exercer efeitos negativos no PS2, os quais foram mais

pronunciados com doses maiores e aplicações tardias. A inibição da

fotossíntese com glyphosate também ocorre na reação de Hill em cloroplastos

isolados, assim como também em tecidos de plantas intactas (Campbell et al.,

1976).

Os valores de SPAD diminuíram significativamente com o aumento da

dose de glyphosate. O aparelho SPAD mede a absorção no comprimento de

650 e 940 nm para estimar os níveis de clorofila (Richardson et al., 2002),

portanto o teor de clorofila não se recuperou após o tratamento com

glyphosate, como evidenciado pelos sintomas cloróticos persistentes até o

estádio R1. De fato, o teor de clorofila diminuiu de forma proporcional ao

aumento da dose de glyphosate (Figura 3a). Esta diminuição pode ocorrer pelo

direto dano ao cloroplasto (Campbell et al., 1976; Pihakaski & Pihakaski, 1980;

Nilsson, 1985) na presença do glyphosate. Zobiole et al. (2010a) também

notaram que a soja RR de diferentes grupos de maturação expostas à

aplicação única ou sequencial de glyphosate, frequentemente, apresentou

concentração de clorofila menor do que aquelas não-expostas ao herbicida.

Glyphosate pode também impedir a síntese de clorofila pela inibição da

formação de porfirina pelos precursos do ácido δ-aminolevulinico (ALA) (Cole,

1985; Zaidi et al., 2005).

Thompson et al. (1996) observaram forte correlação entre o teor de

clorofila com valores SPAD e área foliar na soja e demonstraram que os

valores de SPAD poderiam ser utilizados para distinguir genótipos de alto ou

baixa área foliar. Ao contrário, análises de regressão de dados similares por

92

Fritschi & Ray (2007) indicaram que tanto valores de SPAD como teor de

clorofila não foram bons indicadores para área foliar entre 833 linhagens

examinadas. No presente estudo, SPAD correlacionou não somente com a

área foliar, mas também com a produção de biomassa foliar (Figuras 3a – 3c ),

a qual diminuiu significativamente com o aumento da dose e aplicações tardias.

A duração da injúria na soja RR tratada com glyphosate está

correlacionada com os níveis de AMPA formados dentro da planta (Zablotowicz

& Reddy, 2007). Este primeiro metabólito fitotóxico é tóxico para a soja RR pela

redução de clorofila e biomassa da parte aéra (Reddy et al., 2004). Outros

autores também relataram redução de peso seco da parte aérea e raiz na soja

RR, utilizando glyphosate a 1.680 g e.a. ha-1 (Reddy et al., 2000) e 6.300 g e.a.

ha-1 (King et al., 2001). De forma similar, Bott et al. (2008) também notaram

que doses recomendadas de glyphosate aplicadas na soja RR, diminuíram

significativamente a bioamassa e enlogação da raiz.

Zobiole et al. (2010b) encontraram que com o aumento da dose aplicada

de glyphosate, a biomassa da raiz e parte aérea foram afetadas,

provavelmente por efeitos aditivos detrimentais na fotossíntese. No presente

estudo, o dano causado pelo glyphosate foi mais intenso na parte aérea que na

raiz (Figuras 3c – 3d). Comparando o peso seco da parte aérea em relação a

raiz nas diferentes épocas de aplicação (V2, V4 e V6), o peso seco da parte

aérea diminuiu mais com aplicações tardias em relação a aplicações precoces.

Em contraste, as raízes exibiram um comportamento oposto, sugerindo que

com aplicações precoces (V2), plantas provavelmente possuem mais tempo de

recuperação dos efeitos do glyphosate. De acordo com Shibles & Weber

(1965), a produção de biomassa total da soja depende fundamentalmente da

energia suprida pela fotossíntese, a qual é baseada na energia solar para

sintetizar compostos carbônicos. Desta forma, com área foliar adequada, a

produção de carbono é otimizada com esta captação de energia (Taiz & Zeiger,

1998). Portanto, reduções na fotossíntese (Figuras 1 e 2), área foliar e

consequentemente na biomassa da parte aérea observadas no estádio R1

(Figura 2), distante da aplicação do herbicida, sugerem que o glyphosate ou

seus metabólitos devem exercer efeitos residuais persistentes na fisiologia da

93

planta. A molécula de glyphosate pode permanecer na planta até completa

maturação fisiológica (Duke et al. 2003; Arregui et al. 2004).

Ainda que a RR2 tenha mostrado maiores taxas fotossintéticas e

transpiratórias (Figura 1a), ela produziu menor área foliar e biomassa da parte

aérea e raiz em relação à RR1 (Figura 3b – 3d). Desta forma, RR1 possui

maior atividade fisiológica (fotossíntese e respiração) e clorofila funcional do

que a RR2. porém ambas as cultivares foram afetadas pelo glyphosate ou seus

metabólitos. Recentes estudos demonstraram que o glyphosate diminuiu a

eficiência do uso da água pela soja RR (Zobiole et al. 2010b), sugerindo que

plantas de soja RR são mais sensíveis à seca e menos eficiente em converter

água em biomassa em aplicação de glyphosate comparado com plantas sem

tratamento.

5.7 Conclusão

O glyphosate causou efeitos indesejáveis na fotossíntese e produção de

biomassa na primeira e segunda geração de soja RR. Aplicações precoces

(V2) foram mais danosas na raiz que na parte aérea, embora aplicações tardias

(V6) afetaram mais a parte aérea do que a raiz.

5.8 Agradecimentos


bolsa de estudos e suporte desta pesquisa. Os autores também agradecem ao

Dr. Bruce Hibbard (USDA-ARS), pelo uso das casas-de-vegetação e Carey

Page (University of Missouri), pela assistência com as aplicações de herbicida.

As marcas comerciais no texto são apenas informativas e não representam

nenhuma recomendação oficial do USDA-ARS, da Universidade Estadual de

Maringá e da University of Missouri.

5.9 Referências

Arregui, M.C.; Lenardón, A.; Sanchez, D.; Maitre, M.I.; Scotta, R.; Enrique, S. Monitoring glyphosate residues in transgenic glyphosate-resistant soybean. Pest. Manage. Sci., v.60, p.163-166, 2004.

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99

Tabela 1. Regressões e correlações para as variáveis analisadas em diferentes sojas RR tratadas com diferentes doses únicas de glyphosate.

Estádio fenológico

Estimativa dos parâmetros do modelo ajustado

R2

A b c

Fig. 1A. Taxa fotossintética (A) RR1

V2 17,17 -0,0021 0,94* V4 16,43 -0,0045 0,0567 0,99* V6 16,61 0,0009 -0,2888 0,91*

RR2

V2 26,97 -0,0025 -0,2142 0,92* V4 26,86 0,0066 -0,7055 0,98* V6 26,92 0,0051 -0,7871 0,98*

Fig. 1B. Condutância estomática (gs)

RR1 V2 0,0781 0,0001 -0,0004 0,95* V4 0,0779 0,0003 -0,0005 0,89* V6 0,0790 0,0004 -0,0006 0,85*

RR2 V2 0,0788 -0,0007 -0,0007 0,95* V4 0,0783 0,0002 -0,0022 0,99* V6 0,0785 0,0001 -0,0024 0,99*

Fig. 1C. Taxa transpiratória (E)

RR1 V2 2,32 0,00001 -0,0095 0,93* V4 2,33 0,00005 -0,0048 0,96* V6 2,35 0,00001 -0,0152 0,85*

RR2 V2 1,68 -0,0003 -0,0009 0,94* V4 1,68 0,0003 -0,0352 0,96* V6 1,68 0,0004 -0,0455 0,98*

Fig. 1D. Concentração de CO2 subestomático (Ci)

RR1 V2 -97,38 0,0271 1,9643 0,99* V4 -101,10 0,1409 -1,2103 0,94* V6 -100,92 -0,1096 12,1038 0,97*

RR2

V2 -233,67 -0,0232 1,7628 0,89* V4 -240,02 0,0992 1,5069 0,88* V6 -240,03 0,2653 -2,3876 0,94*

* (n=6, P<0,01).

100

Tabela 2. Regressões e correlações para as variáveis analisadas em diferentes sojas RR tratadas com diferentes doses únicas de glyphosate.

Estádio fenológico

Estimativa dos parâmetros do modelo ajustado

R2

a b c

Fig. 2A. Taxa de transporte fotossintético de elétrons (ETR) RR1 V2 104,90 -0,0187 0,4049 0,99* V4 105,24 -0,0222 0,2936 0,99* V6 106,37 0,0084 -1,7151 0,89*

RR2

V2 168,79 -0,0338 -0,0925 0,95* V4 168,79 0,0302 -3,5564 0,97* V6 168,59 0,0388 -4,5506 0,98*

Fig. 2B. Fluorescência mínima (Fo’)

RR1 V2 658,56 -0,0806 1,4221 0,99* V4 661,21 -0,1407 2,3242 0,97* V6 662,18 0,0842 -8,2857 0,94*

RR2

V2 594,02 -0,0480 1,2231 0,84* V4 592,32 -0,0492 0,4489 0,99* V6 594,20 -0,0750 -1,3955 0,98*

Fig. 2C. Fluorescência máxima (Fm’)

RR1 V2 1892,24 -0,4779 13,1817 0,98* V4 1906,97 -0,6289 10,4994 0,97* V6 1921,36 0,3216 -36,7188 0,88*

RR2

V2 1329,92 -0,1963 1,0210 0,94* V4 1328,01 0,0491 -12,8223 0,98* V6 1330,33 0,0067 -17,7717 0,98*

Fig. 2D. Eficiência intrínseca do fotossistema 2 (Fv’/Fm’)

RR1 V2 962,99 -0,1376 4,2889 0,98* V4 967,81 -0,2358 4,5409 0,96* V6 975,22 0,1844 -14,3569 0,81*

RR2

V2 999,86 -0,1160 1,4807 0,93* V4 998,82 -0,0358 -3,7956 0,98* V6 1001,66 -0,0921 -6,7785 0,97*

Fig. 2E. Fluorescência “estável” na luz (Fs)

RR1 V2 0,6778 -0,00007 0,0017 0,99* V4 0,6798 -0,0001 0,0022 0,96* V6 0,6873 0,00007 -0,0092 0,85*

101

RR2 V2 0,5509 -0,00006 0,0001 0,97* V4 0,5521 0,00002 -0,0050 0,94* V6 0,5526 0,00001 -0,0064 0,96*

Fig. 2F. Eficiência quântica do transporte fotossintético de elétrons através do Fotossistema 2 (PhiPS2)

RR1 V2 0,4944 -0,00008 0,0019 0,99* V4 0,4960 -0,0001 0,0013 0,99* V6 0,5013 0,00004 -0,0081 0,89*

RR2

V2 0,2482 -0,00004 -0,0001 0,94* V4 0,2482 -0,00004 -0,0052 0,96* V6 0,2479 0,00005 -0,0067 0,98*

Fig. 2G. Produtividade quântica baseada na assimilação de CO2 (PhiCO2)

RR1 V2 0,0410 -0,00001 0,0003 0,98* V4 0,0411 -0,00001 0,0001 0,99* V6 0,0416 0,00005 -0,0006 0,90*

RR2

V2 0,0250 -0,00001 -0,0002 0,91* V4 0,0204 0,00004 -0,0005 0,98* V6 0,0204 0,00003 -0,0006 0,98*

Fig. 2H. Coeficiente não-fotoquímio da fluorescência (qN).

RR1 V2 2991,64 -0,4209 11,4480 0,97* V4 3030,50 -0,2587 -0,00005 0,96* V6 3031,61 0,2134 -35,0441 0,88*

RR2

V2 2234,74 -0,1921 -2,0108 0,97* V4 2236,65 0,1660 -20,7165 0,96* V6 2237,66 0,1483 -24,5873 0,97*

Fig. 2I. Proporção de abertura dos centros de reação (qP).

RR1 V2 0,8011 -0,00005 -0,0026 0,98* V4 0,8015 -0,00002 -0,0037 0,99* V6 0,8032 -0,00004 -0,0065 0,99*

RR2

V2 0,4514 -0,00006 0,0002 0,91* V4 0,4518 0,00005 -0,0068 0,94* V6 0,4507 0,00008 -0,0094 0,98*

* (n=6, P<0,01).

102

Tabela 3. Regressões e correlações para as variáveis analisadas em

diferentes sojas RR tratadas com diferentes doses únicas de glyphosate. Estádio

fenológico Estimativa dos parâmetros do modelo

ajustado R2

a b C

Fig. 3A. Índice SPAD RR1

V2 47,40 0,0036 -0,4679 0,99* V4 47,49 0,0001 -0,4077 0,99* V6 47,81 0,0003 -0,7545 0,97*

RR2

V2 47,82 0,0003 -0,4165 0,97* V4 48,09 0,0004 -0,6662 0,93* V6 47,95 -0,0006 -0,7581 0,97*

Fig. 3B. Área foliar

RR1 V2 1123,44 0,2532 -20,4416 0,99* V4 1124,03 0,1880 -20,6840 0,99* V6 1124,83 0,3442 -31,3526 0,99*

RR2

V2 921,38 0,2752 -22,2286 0,99* V4 920,93 0,2824 -22,6457 0,99* V6 920,43 0,2902 -24,3698 0,99*

Fig. 3C. Biomassa seca da parte aérea

RR1 V2 7,54 0,0014 -0,1403 0,99* V4 7,51 0,0018 -0,1698 0,99* V6 7,52 0,0021 -0,2064 0,99*

RR2

V2 6,16 0,0018 -0,1541 0,99* V4 6,15 0,0020 -0,1664 0,99* V6 6,15 0,0020 -0,1832 0,99*

Fig. 3D. Biomassa seca da raiz

RR1 V2 2,05 0,0003 -0,0429 0,99* V4 2,05 0,0003 -0,0432 0,99* V6 2,05 0,0003 -0,0390 0,97*

RR2

V2 1,64 0,0004 -0,0387 0,99* V4 1,65 0,0004 -0,0356 0,99* V6 1,64 0,0004 -0,0300 0,99*

* (n=6, P<0,01).

103

A

B

C

D

Figura 1. Taxa fotossintética (A), condutância estomática (gs), taxa transpiratória (E) e

concentração de CO2 sub-estomático (Ci) em diferentes sojas RR sob aumento da dose de glyphosate aplicado em diferentes estádios fenológicos V2, V4 and V6 (n=6, P<0,01).

104

A

B

C

D

E

F

105

G

H

I

Figura 2. Taxa de transporte fotossintético de elétrons (ETR), fluorescência mínima (Fo’), fluorescência máxima (Fm’), fluorescência “estável” na luz (Fs), eficiência intríseca do fotossistema 2 (Fv’/Fm’), eficiência quântica do transporte fotossintético de elétrons através do Fotossistema 2 (PhiPS2), produtividade quântica baseada na assimilação de CO2 (PhiCO2), coeficiente não-fotoquímico da fluorescência (qN) e proporção de abertura dos centros de reações (qP) em diferentes sojas RR sob aumento da dose de glyphosate aplicado em diferentes estádios fenológicos V2, V4 and V6 (n=6, P<0,01).

106

A

B

C

D

Figura 3. Índice SPAD, área foliar, biomassa seca da parte aérea e raiz em diferentes

sojas RR sob aumento da dose de glyphosate aplicado em diferentes estádios fenológicos V2, V4 and V6 (n=6, P<0,01).

6. CAPÍTULO 4

107

Acúmulo de nutrientes em soja convencional e soja RR

6.1 Resumo4

A área de soja resistente ao glyphosate (RR) tem aumentado a cada ano. Embora a tecnologia RR seja usada em muitos países produtores de soja, não existe recomendação de adubação própria para esta tecnologia, e pouco tem sido relatado sobre a influência do glyphosate no estado nutricional da soja RR. Herbicidas sistêmicos como glyphosate podem ter vários efeitos ainda não entendidos na eficiência de absorção dos nutrientes. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo comparar o acúmulo de macro e micronutrientes em diferentes estádios fenológicos entre uma cultivar convencional e transgênica, com mesmo ciclo vegetativo e reprodutivo, em diferentes sistemas de manejo de plantas daninhas. De modo geral, o acúmulo de nutrientes na soja convencional foi superior a soja RR. A menor produção de biomassa na cultivar RR tratada com glyphosate, indica que um nível maior de nutrientes pode ser requerido pelas cultivares RR para atingir a eficiência fisiológica e provavelmente uma nova recomendação de adubação para as culturas RR deve ser levada em consideração pela redução da eficiência nutricional imposta pelo glyphosate no estado nutricional.

Palavras-chave: glyphosate, absorção de nutrientes, Glycine max L.

6.2 Abstract

The crop area of glyphosate-resistant (RR) soybean has increased each year. Although RR technology is used in most countries producing soybeans, there are no particular fertilizer recommendations for using this technology, and not much has been reported on the influence of glyphosate on RR soybean nutrient status. Systemic herbicides, such as glyphosate, might have several effects still not understood on the efficiency of nutrient uptake. Thus, the aim of this work was to compare the macro and micronutrients accumulation in different phenological stages between a conventional and transgenic cultivar, with the same crop cycle, under different weed management. In general, the nutrient accumulation on the conventional soybean was superior to the RR soybean, however the low biomass production noticed for glyphosate-treated RR soybean, indicates that a superior level of nutrients might be required for RR cultivars to achieve the physiological efficiency, and probably new fertilizer recommendations for RR crops might take into consideration, as a result of the apparent reduction of nutrient efficiency imposed by glyphosate.

Key words: glyphosate, nutrient uptake, Glycine max L.

6.3 Introdução

4Trabalho submetido a revista Planta Daninha, 2010 (Título: Acúmulo de nutrientes em soja

convencional e soja RR)

108

A produção de soja resistente ao glyphosate (RR) continua a crescer

anualmente no Brasil e no mundo, principalmente pelos benefícios desta

tecnologia no manejo de plantas daninhas. Atualmente, a área plantada de soja

RR no Brasil ultrapassa os 10 milhões de hectares, área relativamente

pequena se comparada com a cultivada em outros países como EUA e

Argentina que plantam ao redor de 26 e 16 milhões de hectares de soja

transgênica, respectivamente (USDA, 2010).

Embora a tecnologia RR seja usada em muitos países produtores destas

culturas RR, não existe recomendação de adubação específica para as

mesmas. Recentes pesquisas demonstram que o estado nutricional da soja RR

pode ser afetado pelo glyphosate (Zobiole, 2010a), com significativa diminuição

nos teores foliares de macro e micronutrientes. O efeito da diminuição dos

teores nutricionais da soja RR poderia ser atribuído à redução dos parametros

fotossintéticos como resultado direto dos danos do glyphosate à clorofila

(Kitchen et al., 1981, Reddy et al., 2004) ou à imobilização de micronutrientes

pelo glyphosate, pela habilidade deste herbicida em formar complexos

insolúveis entre glyphosate-metal (Jaworski, 1972; Coutinho & Mazo, 2005).

Esses resultados são suportados pelos resultados encontrados por Bott et al.

(2008), os quais também observaram significativas reduções do teor foliar de

Mn e da biomassa de raiz após a aplicação de glyphosate na soja RR.

Um estudo subsequente visando avaliar a influência do aumento da

dose de glyphosate na soja RR, revelou que o aumento da dose de glyphosate

promoveu redução dos parâmetros fotossintéticos, na absorção e eficiência no

uso da água (Zobiole et al., 2010b) assim como também no acúmulo de macro

e micronutrientes nas folhas (Zobiole et al., 2010c). Tal resultado pôde também

explicar as reduções na absorção de nutrientes causadas pelo glyphosate na

soja RR, previamentes observadas (Zobiole et al., 2010a). Para Reddy et al.

(2004), as injúrias causadas na soja RR podem ser relacionadas ao acúmulo

de AMPA (ácido aminometilfosfônico), primeiro metabólito fitotóxico do

glyphosate.

Considerando o fato de que muitos agricultores relatam que algumas

cultivares de soja RR são visualmente injuriadas pelo glyphosate (Zablotowicz

& Reddy, 2007) e que em todo o mundo um tema bastante atual são os

problemas causados pelo glyphosate na soja RR, e que existe apenas um vago

109

conhecimento da interferência do glyphosate na nutrição mineral da soja RR,

este trabalho teve como objetivo avaliar o acúmulo comparativo de macro e

micronutrientes em uma cultivar convencional submetida à aplicação de um

herbicida seletivo convencional e de uma cultivar de soja RR submetida, à

aplicação de glyphosate, em relação às mesmas variedades conduzidas sob

capina manual.

6.4 Material e Métodos

O experimento foi instalado durante o ano agrícola 2007/2008, na área

experimental da Embrapa Soja, Londrina – PR, situada na latitude 23o23’ S,

longitude 51o11’ W e altitude 565 m, O solo da área experimental foi

classificado como Latossolo Vermelho distroférrico (EMBRAPA, 2006) com 766

g kg-1 de argila, 182 g kg1 de silte, 52 g kg-1 de areia e as seguintes

características químicas da camada arável (0-20 cm): pH CaCl2 5,36; 16,55

mg dm-3 de P (Mehlich-1); 0,65 cmolc dm-3 de K+; 4,41 cmolc dm-3 de Ca2+; 2,82

cmolc dm-3 de Mg2+; 3,83 cmolc dm-3 de H+Al e; 10,98 g dm-3 de C orgânico. A

caracterização química foi realizada de acordo com os procedimentos

propostos em Embrapa (1999). Os dados climáticos durante a condução do

experimento encontram-se na Tabela 1.

A cultura da soja foi implantada por meio de semeadura direta com

densidade inicial de 18 sementes por metro linear, em 14 de novembro de

2007, dez dias após a dessecação com glyphosate na dose comercial de 2 L

ha-1 (480 g e.a. L-1), sendo que a emergência teve início sete dias após a

semeadura. A adubação de semeadura foi constituída de 40 kg ha-1 de K2O e

40 kg ha-1 de P2O5 sob a fórmula de KCl e superfosfato simples. Antes da

semeadura, as sementes de soja (Glycine max L.) convencional (cv. BRS 184)

e transgênica (cv. BRS 243 RR) foram tratadas com 100 mL 100 kg-1 de

sementes com a mistura 13,5 g L-1 de cobalto e 135 g L-1 molibdênio. As

sementes foram então inoculadas com 300 mL 100 kg-1 de sementes da cultura

de Bradyrhizobium elkanii, estirpes SEMIA 587 e SEMIA 5019, na

concentração de 5x109 rizóbios por grama. Quando as plantas atingiram o

estádio V1, foi realizado o desbaste deixando-se em média 15 plantas por

metro linear, com densidade populacional de aproximadamente 334.000

110

plantas ha-1. Os demais tratos culturais foram feitos segundo as

recomendações regionais (EMBRAPA, 2007).

O experimento foi delineado em blocos ao acaso com cinco repetições,

utilizando um esquema fatorial (2 x 2), sendo o primeiro fator representado

pelas cultivares (BRS 184 e BRS 243 RR) e o segundo pelo manejo de plantas

daninhas (com herbicida e capina manual). Os tratamentos consistiram em: T1

– BRS 184 + capina manual, T2 – BRS 184 + herbicida, T3 – BRS 243 RR +

capina manual, T4 – BRS 243 RR + herbicida. Independente dos tratamentos

aplicados, todas as parcelas foram manualmente capinadas a cada sete dias.

Para determinar as datas das aplicações adotou-se o critério de que estas seriam

realizadas no momento em que a infestação de folhas largas atingisse o estádio

predominante de duas folhas verdadeiras. Dessa forma, plantas de soja no estádio V4

(24 dias após emergência, DAE) foram sujeitas a tratamentos (dose e

herbicidas) comumente aplicados na cultura da soja convencional e

transgênica (EMBRAPA, 2007). No caso da soja convencional (BRS 184),

foram utilizados os herbicidas fluazifop-p-butyl (200 g L-1) + fomesafen (240 g L-

1) aplicados nas doses recomendadas de 1,5 e 1,0 L p.c. ha-1, respectivamente.

Para a soja transgênica (BRS 243 RR), foi aplicado o herbicida glyphosate

formulado comercialmente como sal de isopropilamina (480 g e.a. L-1) na dose

de 2 L p.c. ha-1. As aplicações de herbicidas foram realizadas com um

pulverizador costal de pressão constante à base de CO2, equipado com pontas

tipo leque XR-110.02, pressão de 2,0 kgf cm-2, com volume de calda

equivalente a 190 L ha-1. As condições climáticas, no momento da aplicação,

eram de temperatura entre 24 e 28°C, umidade relativa do ar entre 80 e 90%,

solo úmido e velocidade do vento entre 6 e 8 km h-1.

As unidades experimentais foram constituídas de parcelas com 12 linhas

de semeadura espaçadas em 0,45 m entre fileiras, com área de 90 m² (6 x 15

m), tomando-se como área útil as quatro linhas centrais, exceto 1,5 m de cada

extremidade. Foram realizadas 12 coletas durante o ciclo da cultura em

diferentes estádios fenológicos V2, V4, V6, R1, R3, R4, R5.1, R5.3, R5.5, R6,

R7, R8 (17, 24, 31, 53, 60, 67, 78, 90, 97, 107, 113 e 123 DAE,

respectivamente). As coletas das partes aéreas das plantas foram executadas

em seis plantas ao acaso em uma área de 1 m2 dentro das quatro linhas

centrais da parcela, procedendo-se à separação em folhas, pecíolos, caules e,

111

quando existentes, vagens e grãos. A área foliar foi determinada durante os

estádios V2 a R3 utilizando-se o integrador de área foliar, modelo LI – 3100. As

duas cultivares apresentaram praticamente o mesmo ciclo de desenvolvimento

vegetativo, reprodutivo e total compreendido entre 124 a 125 dias para altitudes

de 500 a 800 m (EMBRAPA, 2008).

Após cada coleta, as diversas partes das plantas foram lavadas com

água deionizada, secas em estufa com circulação forçada de ar a 65°C, e

posteriormente moídas em moinho tipo Wiley. A análise química das amostras

foi realizada no Laboratório de Análises Químicas de Solo e de Tecido Vegetal

da Embrapa Soja, segundo metodologia descrita por Sarruge & Haag (1974),

sendo digestão sulfúrica para N e seca para os demais nutrientes. Todos os

elementos, exceto N, foram determinados utilizando o equipamento AES Perkin

Elmer ICP. Nitrogênio foi determinado com o uso do método micro-Kjeldahl (Baker

and Thompson, 1992).

A colheita foi realizada aos 125 DAE com uma colhedora de parcelas

Wintersteiger, modelo Classic, em uma área útil da parcela de 16,2 m2

constituída das três linhas centrais, descontando as extremidades. A

produtividade foi calculada em kg ha-1 a 13% de umidade. Os dados foram

submetidos à análise de variância, e quando os valores de F foram

significativos (P<0,01), análises de regressão foram conduzidas. Os dados de

produtividade foram analisados pelo teste LSD utilizando PROC GLM (SAS,

2006) e equações foram ajustadas utilizando modelos de regressão por meio

do programa estatístico SigmaPlot 10.0 (SPSS, 2000). O ajuste para o acúmulo

de matéria seca total, de grãos, da área foliar e dos nutrientes em função do

tempo, foi realizado por meio do modelo de “Gaussian” com três parâmetros,

descrito a partir da seguinte equação genérica:

20

b

xx0,5

aey

Eq. 1

em que: y = acúmulo de variável analisada; a = corresponde ao valor de

máximo acúmulo; x0 = corresponde ao valor de x, em DAE, que proporciona o

máximo em y ; b = corresponde à amplitude no valor de x, em DAE, entre o

ponto de inflexão e o ponto de máximo;

112

À partir do modelo ajustado foi possível determinar, o valor do ponto de

inflexão (PI) na curva da seguinte forma:

PI = x0 – b Eq. 2

Matematicamente, o PI corresponde ao valor de x em que a curvatura do

modelo ajustado muda de sinal e, na prática, isto corresponde ao valor de x,

em DAE, em que a taxa de acúmulo diário, ainda que positiva, passa a

decrescer.

6.5 Resultados e Discussão

Para ambos os tratamentos, o incremento de matéria seca (MS) foi lento

até o estádio V6, o qual ocorreu aos 31 DAE (Figura 1). Após este estádio,

observou-se maior taxa de incremento de MS, sendo que a partir do estádio R1

a produção de MS aumentou de forma acentuada atingindo valores máximos

entre 112 e 116 DAE com 24,96, 24,42, 24,06 e 20,59 g planta-1 de MS total

para os tratamentos T1, T2, T3 e T4, respectivamente (Tabela 2). Resultados

semelhantes foram encontrados por Pedrinho Junior et al. (2004), com acúmulo

máximo aos 104 DAE com 36,6 g planta-1. O maior acúmulo observado de MS

observado neste trabalho, provavelmente ocorreu pelo fato do experimento

conduzido por Pedrinho Junior et al. (2004) ter sido conduzido em condições de

casa-de-vegetação, diferente dos resultados do presente experimento, os quais

são provenientes de parcelas instaladas a campo.

A cultivar transgênica na presença do herbicida glyphosate (T4)

acumulou menos MS que os demais tratamentos (Figura 1, Tabela 2). Esses

resultados estão de acordo com os observados para a área foliar, a qual

também foi afetada pelo glyphosate (Figura 2, Tabela 3) na soja transgênica

em comparação à não-utilização (T3). No geral, a área foliar da soja

convencional foi superior à transgênica (Tabela 3). Esses resultados são

suportados por outros autores que também encontraram reduções na biomassa

seca da parte aérea e raiz da soja RR com glyphosate nas doses 1.200 g a.e.

ha-1 (Zobiole et al., 2010a), 1.680 g a.e. ha-1 (Reddy et al., 2000) e 6.300 g a.e.

ha-1 (King et al., 2001). A redução de biomassa causada pelo glyphosate na

soja RR pode ser atribuída ao acúmulo do ácido aminometilfosfônico (AMPA),

seu principal metabólito (Reddy et al., 2004) ou às reduções na taxa de

fotossintética, na conversão de fotoassimilados (Zobiole et al., 2010b) e na

113

biodisponibilidade de nutrientes nos tecidos foliares (Cakmak et al., 2009;

Zobiole et al., 2010a). Estes resultados também encontram respaldo nos

trabalhos desenvolvidos por Bott et al. (2008), os quais observaram que a

aplicação do glyphosate na soja RR, reduziu significativamente a biomassa e a

enlogação da raiz.

A produção de grãos, por sua vez, teve início a partir dos 78 DAE

(estádio R5.1), com acúmulo máximo de 12,90, 12,61, 10,55 e 8,17 g planta -1

para os tatamentos T1 a T4, respectivamente, observado entre 122 e 123DAE

(Figura 1, Tabela 2).

Zobiole et al. (2010c) relataram que a diminuição de biomassa na soja

RR na presença do glyphosate pode ser consequência do menor acúmulo e

disponibilidade de nutrientes, causado pela propriedade quelante deste

herbicida. Diversos estudos e observações em campo têm mostrado que o

glyphosate afeta a disponibilidade dos micronutrientes nas plantas (Franzen et

al., 2003; Bott et al., 2008; Johal & Huber, 2009; Zobiole et al., 2010a) o que

tem sido correlacionado com sua habilidade de formar complexos insolúveis

com metais (Madsen et al., 1978; Glass, 1984; Coutinho & Mazo, 2005). De

acordo com Eker et al. (2006), após a absorção do glyphosate, a absorção e o

transporte de micronutrientes catiônicos pode ser inibida pela formação de

complexos pouco solúveis entre glyphosate e metais dentro do tecido da

planta. O glyphosate, por pertencer ao grupo químico dos aminoácidos

fosfonados, apresenta assim como seu precursor, a glicina, comportamento

zwiteriônico, com duas cargas em pH neutro, uma positiva no grupo amino e

uma negativa no grupo aniônico fosfonado, possuindo a habilidade de formar

complexos fortes com metais (Coutinho & Mazo, 2005).

De modo geral, diversos fatores podem influenciar a absorção dos

nutrientes, entre eles a capacidade de exploração do sistema radicular, as

condições edafoclimáticas, as propriedades dos solos, a disponibilidade de

água e provavelmente agentes químicos externos como o glyphosate, pela

característica de complexação com cátions metálicos. Como observado nas

Figuras 3 e 4, as curvas de acúmulo de macro e micronutrientes para a soja

transgênica na presença do glyphosate (T4) resultaram em menor acúmulo de

nutrientes em comparação aos demais tratamentos. Da mesma forma,

comparando-se o máximo acúmulo de nutrientes obtidos pelo parâmetro do

114

modelo ajustado nas Tabelas 4, 5 e 6, o T4 apresentou sempre valores

inferiores aos demais tratamentos.

Assim como na produção de matéria seca, observa-se que até 31 DAE o

acúmulo de macro e micronutrientes é baixo (Figuras 3 e 4). À partir dos 31

DAE, a taxa de acúmulo aumenta de forma acentuada, atingindo no geral o

ponto máximo para os macronutrientes aos 104 DAE e para os micronutrientes

aos 94 DAE, havendo, no entanto, diferenças entre os tratamentos.

Como o valor do ponto de inflexão pode ser entendido como sendo o dia

em que o acúmulo diário dos macronutrientes da planta chegou ao seu valor

máximo, sendo a taxa de absorção diária crescente até esse momento e

levando em conta a média dos valores de pontos de inflexão observados para

a soja, tem-se que a taxa máxima de acúmulo de MS, macro e micronutrientes

acontece aos 79, 73 e 66 DAE, respectivamente. Pedrinho Junior et al. (2004)

também encontraram valores médios de acúmulo máximo de MS e de

macronutrientes aos 78 e 75 DAE, respectivamente. Estes autores também

observaram acúmulo máximo de N, P, K, Ca, Mg e S aos 100, 108, 109, 111 e

106 DAE, respecitivamente, sendo que as plantas apresentaram 780 mg

planta-1 de N, 102 mg planta-1 de P, 880 mg planta-1 de K, 850 mg planta-1 de

Ca, 260 mg planta-1 de Mg e 65 mg planta-1 de S. No presente trabalho, com

exceção do N e S, os valores de acúmulo máximo para P, K, Ca e Mg

apresentaram valores inferiores aqueles apresentados por Pedrinho Junior et

al. (2004).

No geral, os valores de acúmulo máximo para macro e micronutrientes

não apresentaram diferenças entre T1, T2 e T3. No entanto, o T4 sempre

apresentou valores inferiores aos demais tratamentos. Estes resultados estão

de acordo com aqueles apresentados por Zobiole et al. (2010c), em que, ao

avaliarem a influência de diversas doses de glyphosate no acúmulo de

nutrientes na soja RR, constataram que com o aumento da dose de glyphosate

ocorreu diminuição proporcional no acúmulo de macro e micronutrientes.

Segundo Zobiole et al. (2010c), as diminuições no acúmulo de nutrientes

ocorridas na soja RR pelo glyphosate, provavelmente ocorreram pela menor

taxa fotossintética da planta e menor absorção de nutrientes, fatores

associados às propriedades quelantes do glyphosate em relação à

disponibilidade dos nutrientes (Eker et al., 2006; Bott et al., 2008).

115

Observou-se que a exigência nutricional variou com a fase do ciclo de

desenvolvimento da soja, tanto para macro quanto para micronutrientes

(Figuras 3 e 4), e que acompanha a taxa de acúmulo de matéria seca durante o

estádio vegetativo até o final do florescimento (Figura 1). De modo geral, o

acúmulo máximo diário dos nutrientes coincidiu com o período inicial de

frutificação de ambos os tratamentos, quando ocorre o estabelecimento de uma

força mobilizadora de nutrientes e assimilados, pelo aumento da atividade

metabólica, associada à atividade hormonal e à divisão e crescimento celular

(Taiz & Zeiger, 1995). Considerando a média dos pontos de máximo acúmulo

dos nutrientes, a ordem de extração para os macronutrientes foi: N > K > Ca >

Mg > P > S e para os micronutrientes: Fe > Mn > Zn > B > Cu.

Segundo Sfredo & Sarruge (1990), a dinâmica da absorção de nutrientes

pelas plantas é um fator que influencia no desempenho de uma cultura em

determinada região ou país. Independente do tratamento aplicado, a cultivar

convencional submetida ao tratamento químico convencional acumulou mais

MS nos grãos do que a cultivar transgênica submetida ao glyphosate. No

entanto, comparando-se apenas os tratamentos com a cultivar transgênica,

observou-se que o uso de glyphosate reduziu a MS dos grãos em

aproximadamente 23% (Tabela 2). Provavelmente, a menor conversão de

fotoassimilados na presença do glyphosate (Zobiole et al., 2010a, 2010b)

resultou em menor aparato fotossintético o que, consequentemente, implicou

no menor acúmulo de MS nos grãos para o T4 em relação ao T3.

Em relação à produtividade (kg ha-1), não houve diferença significativa

entre os tratamentos (Tabela 8).

Os resultados do presente experimento são suportados por Zobiole et al.

(2010a) que sugeriram que cultivares convencionais de soja possam

apresentar níveis críticos de nutrientes diferentes comparado com a soja RR

tratada com glyphosate, pois o nível crítico de determinado nutriente na planta

pode ser variável em função das variações na capacidade de absorver e/ou

utilizar o nutriente (Fageria, 1976; Fageria, 1987; Muniz et al., 1985; Fonseca et

al., 1988, Scherer, 1998). A menor produção de biomassa nas cultivares RR

tratadas com glyphosate indica que um nível maior de nutrientes pode ser

requerido pelas cultivares RR para atingir a eficiência fisiológica e que

eventualmente novos parâmetros deverão ser estabelecidos para a otimização

116

da nutrição mineral da soja RR tratada com glyphosate, tendo em vista os

efeitos deste herbicida no metabolismo da planta.

6.6 Agradecimentos


bolsa de estudos e pelo apoio financeiro e à Embrapa Soja, pelo apoio para a

realização da pesquisa e condução do experimento. As marcas comerciais no

texto são apenas informativas e não representam nenhuma recomendação

oficial da Universidade Estadual de Maringá, da Embrapa do USDA-ARS.

6.7 Literatura citada

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120

Tabela 1. Dados climáticos da área experimental da Embrapa Soja,

Londrina-PR, durante a condução do experimento.

Mês Temperatura

média (oC)

Umidade relativa

média do ar (%)

Pluviosidade

acumulada (mm)

Novembro 22,2 71,7 178,4

Dezembro 23,7 73,5 208,8

Janeiro 22,1 86,9 224,8

Fevereiro 22,8 85,6 152,9

Março 22,7 80,1 140,1

121

Tabela 2. Estimativas dos parâmetros dos modelos ajustados para o acúmulo

de matéria seca total e de grãos em função do tempo e os respectivos valores do ponto de inflexão (PI).

Variáveis

Dependentes

Estimativa dos parâmetros do modelo

ajustado3 P.I.

(X0-b) R2

a X0 B

MS total1 g planta-1 ______ dias após a emergência _________

T1 24,96 115,0 35,5 79 0,99*

T2 24,42 111,9 34,2 77 0,99*

T3 24,06 116,0 35,9 80 0,99*

T4 20,59 114,9 34,9 80 0,99*

MS grãos

T1 12,89 122,6 12,7 109 0,99*

T2 12,61 122,5 13,7 108 0,99*

T3 10,55 122,4 12,0 110 0,99*

T4 8,17 122,5 12,4 110 0,99*

1Somatório da MS das folha, dos pecíolos, do caule, das vagens e dos grãos; 2MS somente dos grãos; 3a = corresponde ao valor de máximo acúmulo; x0 = corresponde ao valor de x, em DAE, que proporciona o máximo em y ; b = corresponde a amplitude no valor

de x, em DAE, entre o ponto de inflexão e o ponto de máximo; T1 = BRS 184 +

capina manual, T2 = BRS 184 + herbicida seletivo, T3 = BRS 243 RR + capina manual,

T4 = BRS 243 RR + glyphosate; * (n=5, P<0,01)

122

Tabela 3. Estimativas dos parâmetros dos modelos ajustados para área foliar

da soja em função do tempo e os respectivos valores do ponto de inflexão (PI).

Tratamentos


ajustado1 P.I.

(X0-b) R2

a X0 b

cm2 planta-1 ______ dias após a emergência _________

T1 6461,67 59,75 19,98 39 0,99*

T2 6318,55 59,10 19,54 39 0,99*

T3 5950,83 60,29 20,14 40 0,99*

T4 5292,31 62,22 21,25 40 0,99*

1a = corresponde ao valor de máximo acúmulo; x0 = corresponde ao valor de x, em DAE, que proporciona o máximo em y ; b = corresponde a amplitude no valor




123

Tabela 4. Estimativas dos parâmetros dos modelos ajustados para o acúmulo de

macronutrientes primários em função do tempo e os respectivos valores do ponto de inflexão (P.I.)

Tratamentos1


ajustado2 P.I.

(X0-b) R2

a X0 B

mg planta-1 _______ dias após a emergência ________

___________________________________________ Nitrogênio ______________________________________

T1 705,92 112,14 34,17 78 0,99*

T2 691,54 108,51 31,76 79 0,99*

T3 626,22 112,02 35,00 77 0,99*

T4 571,50 103,28 27,22 76 0,99*

__________________________________________ Fósforo _________________________________________

T1 79,11 117,15 33,05 84 0,98*

T2 75,44 111,06 31,01 80 0,98*

T3 65,70 113,50 32,90 81 0,99*

T4 61,26 105,77 25,15 81 0,99*

_________________________________________ Potássio _________________________________________

T1 385,93 107,13 36,47 71 0,99*

T2 351,65 101,78 34,35 67 0,99*

T3 369,56 109,02 36,47 72 0,98*

T4 328,79 104,20 31,56 73 0,99*

1Somatório da MS das folha, dos pecíolos, do caule, das vagens e dos grãos; 2a = corresponde ao valor de máximo acúmulo; x0 = corresponde ao valor de x, em DAE, que proporciona o máximo em y ; b = corresponde a amplitude no valor




124


macronutrientes secundários em função do tempo e os respectivos valores do ponto de inflexão (P.I.)

Tratamentos1


ajustado2 P.I. R2

a X0 b


___________________________________________ Cálcio ___________________________________________

T1 196,61 90,57 26,56 64 0,98*

T2 198,62 90,48 26,12 64 0,99*

T3 187,71 91,32 25,45 65 0,99*

T4 165,62 90,97 22,46 68 0,98*

___________________________________________Magnésio ________________________________________

T1 84,23 102,37 35,96 66 0,97*

T2 86,94 99,79 33,32 66 0,98*

T3 82,35 99,58 32,50 67 0,98*

T4 67,43 98,86 31,19 67 0,98*

__________________________________________ Enxofre __________________________________________

T1 61,04 111,02 37,37 73 0,99*

T2 59,67 110,83 37,14 73 0,99*

T3 58,63 110,31 35,17 75 0,99*

T4 54,37 102,18 27,46 74 0,99*





125


micronutrientes em função do tempo e os respectivos valores do ponto de inflexão (P.I.)

Tratamentos1


ajustado2 P.I. R2

a X0 b


___________________________________________ Zinco ___________________________________________

T1 0,85 95,40 27,06 68 0,97*

T2 0,86 93,76 25,18 68 0,97*

T3 0,82 95,80 24,30 71 0,98*

T4 0,73 93,96 22,67 71 0,97*

__________________________________________Manganês ________________________________________

T1 2,71 95,51 28,54 66 0,98*

T2 2,65 95,66 28,53 67 0,98*

T3 2,55 96,10 27,47 68 0,99*

T4 2,29 95,16 21,51 73 0,98*

_____________________________________________ Ferro __________________________________________

T1 8,72 96,20 25,36 70 0,99*

T2 8,39 95,91 24,19 71 0,98*

T3 8,57 95,28 24,57 70 0,99*

T4 7,27 95,69 23,95 71 0,98*

____________________________________________ Cobre __________________________________________

T1 0,23 90,61 29,07 61 0,97*

T2 0,22 92,96 29,41 63 0,97*

T3 0,22 92,40 29,02 63 0,96*

T4 0,18 96,50 31,06 65 0,97*

______________________________________________ Boro __________________________________________

T1 0,71 91,18 34,41 56 0,98*

T2 0,73 90,64 34,20 56 0,98*

T3 0,74 94,84 31,56 63 0,98*

T4 0,61 89,52 30,95 58 0,97*


126



T4 = BRS 243 RR + glyphosate; * (n=5, P<0.01)

Tabela 7. Peso de 100 grãos (g) de plantas de soja

convencional e transgênica, submetida a diferentes tratamentos de controle de plantas daninhas.

Tratamentos

g planta-1

T1 T2 T3 T4 15,18* a 15,64 a 10,80 b 11,05 b

DMS =0,49; CV% = 2,42

*Médias dentro das colunas seguidas pelas mesmas letras não são significativas ao nível de 5% de probabilidade pelo teste LSD. T1 = BRS 184 + capina manual, T2 = BRS 184 + herbicida seletivo, T3

= BRS 243 RR + capina manual, T4 = BRS 243 RR + glyphosate;

Tabela 8. Produtividade de grãos (kg ha-1) de soja

convencional e transgênica, submetidas a diferentes manejos de plantas daninhas.

Tratamentos

g planta-1

T1 T2 T3 T4 3.134 a 3.252 a 3.069 a 3.046 a

DMS = 434,45 CV% = 6,26

*Médias dentro das colunas seguidas pelas mesmas letras não são significativas ao nível de 5% de probabilidade pelo teste LSD. T1 = BRS 184 + capina manual, T2 = BRS 184 +

herbicida seletivo, T3 = BRS 243 RR + capina

manual, T4 = BRS 243 RR + glyphosate;

127

Figura 1. Acúmulo de matéria seca total e de grãos de

soja em função do tempo e diferentes tratamentos. T1 = BRS 184 + capina manual, T2 = BRS 184 + herbicida seletivo, T3 = BRS 243 RR + capina manual, T4 = BRS 243 RR + glyphosate;

128

Figura 2. Área foliar da soja em função do tempo e

diferentes tratamentos. T1 = soja convencional + capina; T2 = soja concencional + herbicida seletivo; T3 = soja transgênica + capina; T4 = soja transgênica + herbicida glyphosate

129

Figura 3. Acúmulo de macronutrientes em função do tempo e diferentes tratamentos. T1 = BRS 184 + capina manual, T2 = BRS 184

+ herbicida seletivo, T3 = BRS 243 RR + capina manual, T4 = BRS 243 RR + glyphosate;

130

Figura 4. Acúmulo de micronutrientes em função do tempo e diferentes tratamentos. T1 = BRS 184 + capina manual, T2 = BRS

184 + herbicida seletivo, T3 = BRS 243 RR + capina manual, T4 = BRS 243 RR + glyphosate;

131

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS

As injúrias visuais observadas em variedades de soja RR e RR2 após a

aplicação de glyphosate devem-se à diminuição dos parâmetros fotossintéticos

causados pelo dano direto ao cloroplasto associado à quelatização de

importantes cátions requeridos para a formação da clorofila e fotossíntese.

Reduções na fotossíntese causadas pelo glyphosate em soja RR levam à

menor absorção e eficiência do uso da água, com consequente redução na

absorção, acúmulo de nutrientes e biomassa. A eficiência do uso da água na

cultivar precoce BRS242RR foi extremamente afetada pelas aplicações de

glyphosate.

Os efeitos negativos do glyphosate são proporcionais às doses

aplicadas e pronunciados com aplicações mais tardias em relação a aplicações

mais precoces. Tais constatações podem levar à adequação das

recomendações relacionadas à soja RR e RR2, tanto com relação às épocas

de aplicação do glyphosate quanto como de eventuais especificidades em

relação à nutrição mineral destas plantas.

luiz henrique saes zobiole

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